¿Cómo identifican los astrónomos diferentes elementos del espectro de emisión combinado de múltiples sustancias?

Se dice que las líneas espectrales de un átomo o molécula en particular son únicas y esto podría usarse para identificar la sustancia comparando el espectro con la biblioteca existente de espectros de diferentes átomos, moléculas y compuestos. En otras palabras, las líneas espectrales son como las huellas dactilares que ayudan a identificar diferentes sustancias. Los astrónomos lo utilizan para identificar la composición química de estrellas y planetas distantes.

El artículo de Wikipedia sobre líneas espectrales proporciona las líneas espectrales de la mayoría de los elementos de la tabla periódica.

Por lo general, las estrellas y los planetas tienen una composición diversa, es decir, tienen diferentes átomos, moléculas y compuestos. Entonces, el espectro observado desde estas fuentes debe tener líneas espectrales pertenecientes a todas y cada una de las sustancias superpuestas entre sí.

Supongamos que la estrella X contiene dos elementos A y B (para los cuales las líneas espectrales ya se conocen y se dan en el primer y segundo espectro de la siguiente figura). Cuando los astrónomos analizan la luz de la estrella X, estarían viendo algo así como el tercer espectro en la siguiente figura.

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Mi duda es, al ver solo el tercer espectro, ¿cómo puede un astrónomo concluir que la Estrella X está hecha de los Elementos A y B? ¿Por qué no puede estar hecho solo del elemento C, que coincide con el tercer espectro por sí mismo? ¿Cómo saben qué línea espectral pertenece a qué elemento?

Solo hemos considerado dos elementos, pero en realidad habrá aún más. Cuanto mayor sea el número de elementos más poblado será el espectro resultante. Entonces, el proceso de encontrar la composición se vuelve aún más complicado. Hemos visto lo difícil que sería identificar los elementos. Pero además de esto, encuentran la composición relativa de elementos en estrellas y planetas distantes en base a las líneas espectrales. ¿Cómo lo hacen?

Para formular esta pregunta en algunos términos comunes: ¿cómo identifican los investigadores a los diferentes delincuentes cuando todos y cada uno colocan su huella digital en el mismo lugar de manera que los patrones se superponen? Sin embargo, limitemos las respuestas explicando solo las "huellas dactilares ópticas" de los elementos.

Lo que se observa no es el espectro de emisión sino las líneas de absorción, las líneas de Fraunhofer. Las líneas atómicas son estrechas.
Esta es una pregunta de incredulidad personal : subestimas la precisión de las mediciones y el minucioso esfuerzo que proporcionó los datos de referencia.
Sin embargo, @OscarBravo es una pregunta justa. Podría agregar una respuesta que indique que la alta precisión de las mediciones permite la separación de los espectros.
Descuida que el probable elemento C también se conocería. Esto se suma al problema de la precisión.
@Alchimista: Si bien es probable que eso sea cierto hoy en día , no siempre fue así; por ejemplo, el helio se descubrió a partir de sus líneas de absorción en el espectro solar mucho antes de que se aislara y se caracterizaran sus otras propiedades.
¿ Cómo hacen esto realmente ? +1. ¿Comparando visualmente portaobjetos de celulosa uno encima del otro?
@Sean, esto es lo mismo tomado de otro lado. Porque Él era desconocido y, gracias al aspecto de huella dactilar/precisión, no parecía una superposición de otros.

Respuestas (1)

Como usted señala, esta es una tarea difícil. No obstante, se puede hacer. La clave del proceso es tener a mano los espectros de líneas de absorción ( líneas de Fraunhofer ) para la mayor cantidad posible de elementos (puros, sin mezclar) por adelantado; esto le permite al investigador determinar si (en su ejemplo) los espectros combinados para A+B son 1) en realidad otro elemento C, o 2) solo una mezcla de A+B.

También tenga en cuenta que el espectro para (por ejemplo) el hierro y otros elementos "pesados" es complejo, con muchas líneas en longitudes de onda únicas. Como tal, la "huella digital" del hierro tiene muchas características distintivas, todas las cuales deben estar presentes para identificar positivamente la presencia de hierro. Entonces, uno por uno, los diferentes elementos en el espectro pueden seleccionarse, y el proceso de búsqueda de coincidencias de líneas entre los estándares de referencia "archivados" y el espectro real continúa hasta que se toman en cuenta todas las líneas.

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