Data publicării: 12 februarie 2025

Joi 6 febuarie 2025 am desfășurat o nouă ședință a cursului de inițiere în astronomie intitulată: ”Introducere în spectroscopie”, ramură a fizicii care analizează spectrul electromagnetic al diferitelor elemente chimice, substanțe și surse luminoase.

Am plecat de la Christiaan Huygens cu teoria ondulatorie a luminii publicată în 1690 în al lui ”Traite de la Lumiere” (Tratat despre Lumină), de unde știm acum că lumina este formată din unde care se reflectă, se refractă și produc interferență.

Înțelegerea modernă a luminii și culorilor a început cu Isaac Newton , prin experimentele desfășurate între 1666 și 1672 pe care le-a descris ca ”celebrare a fenomenului culorilor” (eng.: celebrated phenomena of colours), de refracție a unei raze de lumină albă printr-o prismă, descompunând-o în culorile componente: roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet.

Mai mult de atât, de la Newton ne-a rămas și interpretarea caracterului corpuscular al luminii, prin al său tratat ”Opticks” (1704).

Bineînțeles, nu am uitat să menționăm că în 1905, Albert Einstein a propus o teorie a efectului fotoelectric folosind un concept conform căruia lumina este formată din pachete minuscule de energie cunoscute sub numele de fotoni.

Ulterior, ducele Louis de Broglie în teza sa de doctorat din 1924 a postulat natura duală (ondulatorie si corpusculară) a electronilor și a sugerat că toată materia are proprietăți ondulatorii.

Astfel am ajuns la conceptul din mecanica cuantică de dualitate undă-particulă, conform căruia entitățile fundamentale ale universului cum ar fi fotonii și electronii, prezintă proprietăți ale particulelor sau ale undelor în funcție de circumstanțele experimentale.

Apoi am învățat despre descompunerea spectrală, nivelele de energie în atom și formarea spectrelor, recunoasterea spectrelor continue, de absorbție și de emisie, dar mai ales despre aplicațiile spectroscopiei în astronomie: determinarea compoziției chimice și a temperaturii corpurilor cerești, a vitezei de deplasare a acestora, determinarea distanțelor pănă la stele, galaxii și quasari, identificarea stelelor duble, determinarea vitezei de rotație a planetelor.

La partea practică am obținut și analizat spectre cu un software specializat, iată câteva exemple:

La spectrul stelei Vega – stea din secvența principală – am identificat liniile de absorbție ale Hidrogenului iar la steaua HD 192163 – stea extrem de fierbinte, de tipul Wolf-Rayet – am identificat liniile de emisie ale Hidrogenului, Heliului și Carbonului.

Apoi am analizat spectrul nebuloasei planetare Cat’s Eye (NGC 6543) unde am identificat liniile de emisie ale Hidrogenului ionizat (H-alpha) și Oxigenului,

La nebuloasele planetare M57 (Ring Nebula), NGC 6826 (Blinking Planetary Nebula), NGC 7027 (Magic Carpet Nebula), NGC 7662 (Blue Snowball Nebula) am identificat linia de emisie a Oxigenului, de unde am tras concluzia că nebuloasele planetare sunt o sursă important de Oxigen.

Cu ajutorul unor ochelari cu rețea de difracție și a unor lămpi cu descărcare în gaz, am vizualizat cum arată spectrul de emisie al atomilor de Hidrogen, Heliu și Neon.

Curs organizat în parteneriat cu Universitatea din București, Facultatea de Biologie

Universitatea din Bucuresti și Institutul de Cercetare al Universității din București (ICUB).

Lectori: Marian Naiman și Daniel Berteșteanu

Text de Cristian – Mircea Stancu