Numerose sono le conoscenze astronomiche che ci derivano dallo studio degli spettri. In astronomia è impossibile fare esperimenti a distanza sugli astri, visto che possiamo solo osservare la posizione e la radiazione emessa. Occorre anche considerare che la scala dei tempi è molto più estesa dei tempi umani, e che guardare lontano nello spazio significa andare nel passato. La possibilità di analizzare lo spettro delle radiazioni elettromagnetiche, e in particolare lo studio delle righe di assorbimento ed emissione, ci ha permesso di effettuare dei veri e propri esperimenti "a distanza".

 

animazione e disegni di Francesco Battistelli

• La misura della radiazione dello spettro continuo ci dà informazioni sulla temperatura superficiale della sorgente.

• La lunghezza d'onda delle righe dà la composizione fisica dei corpi celesti.

• L'intensità delle righe dà l'abbondanza relativa degli elementi.

• Lo spostamento delle righe (effetto Doppler) misura la direzione dello spostamento e la velocità radiale della sorgente.

• La separazione di una riga in molte righe vicine (sdoppiamento) è dovuta a:
  - presenza di isotopi;
  - la cosiddetta struttura iperfine dell'atomo di idrogeno;
  - presenza di un forte campo magnetico (effetto Zeeman).

• L'allargamento di una riga può dipendere da:
  - temperatura e pressione dei gas;
  - microturbolenze e macroturbolenze nei gas;
  - rotazione della stella;
  - emissione di forti venti stellari (come accade nella stella tipo P-Cygni);
  - moti di sistemi stellari quali ammassi e galassie;
  - nubi calde in moto molto rapido nei nuclei galattici attivi.

• Esiste anche un allargamento naturale dovuto al principio di indeterminazione di Heisenberg.