科學家如何探測其他星系中的元素種類？

1樓：rayhoo

學過初中化學應該還記得，不同元素燃燒會發出不同顏色的光。

一百多年前本生用他發明的本生燈發現燒不同的元素就會發出不同顏色的光，基爾霍夫覺得光靠人眼看不可靠，那怎麼辦呢？牛頓牛爵爺不是早就發現白光經過三稜鏡會變成七色光譜嗎？我們把三稜鏡拿出來看看燒各種元素發出的光在七色光譜中具體哪個位置？

於是兩人一番折騰發明了第一台光譜儀。利用這台光譜儀本生和基爾霍夫發現，不同元素燃燒發出的是不同的一條條譜線，如同指紋一般，每種元素的譜線各不相同。於是他們發現了一種非常精確判斷元素的新方法。

可能你要說不是所有物質都能燃燒吧？像一些不能燃燒的惰性氣體怎麼辦？別著急，還可以通過放電激發氣體發出光譜，也就是克魯克斯管。

另外不光發出，某些連續光譜經過某些物質也會產生一條一條暗線，這就是吸收光譜，同一物質吸收光譜和發射光譜是一樣的，本生和基爾霍夫就是利用太陽吸收譜線第一次知道了太陽上有些什麼元素。

開始人們只知道利用光譜能很精確判斷一種元素，但並不知道為什麼，直到發現量子力學才解釋了為啥不同物質有著不同光譜，電子從高能級到低能級就會放出特定頻率光子，這就是發射譜線。電子從低能級吸收特定頻率光子就能躍遷到高能級，這就是吸收光譜，因為不同元素電子排布不一樣，所以不同元素的譜線也不一樣。

天文學家就是靠遙遠天體的發射和吸收譜線就能判斷出天體上有些什麼元素。另外，天文上你可能聽說過紅移，哈勃發現離我們越遠的天體遠離我們的速度越快，發出的光線就向紅端移動越多。很多人以為紅移越大可能天體看起來就約紅？

其實並不是這樣，並不是靠看天體更紅還得更藍來判斷紅藍移，判斷紅藍移的也是靠著不同元素特定的譜線，看到特定元素譜線是向紅端或藍端移動，我們就知道了天體是遠離我們還是靠近我們。

因為光譜分析的精度很高，我們還可以根據恆星光譜週期性小幅擺動判斷出這顆恆星的行星，因為行星也會因萬有引力拉動恆星做小幅擺動，這就是判斷系外行星的乙個重要方法——視向速度法。