Почему за спектрами звёзд можно определить их химический состав?
Атомы каждого химического элемента имеют разный набор электронов и энергетических уровней (дискретных, четко определенных значений) , на которых эти электроны расположены или могут быть расположены. Переход отдельного электрона с уровня на уровень сопровождается или поглощением кванта (при переходе "снизу-вверх") или испусканием кванта (при переходе "сверху-вниз"). Разность энергий двух уровней перехода и определяет энергию кванта, а значит и его длину волны. У всех химических элементов свой такой набор собственных и характерных длин волн света. Это и позволяет определять по спектрам поглощения/испускания, с каким химическим элементом мы имеем дело.
В 1802 году английский физик У. Х. Волластон обратил внимание на темные узкие линии на фоне полученного с помощью стеклянной призмы непрерывного спектра Солнца. Но исследовал их немецкий физик и астроном Й. Фраунгофер, почему они и поныне называются фраунгоферовыми. Именно наличие темных линий в спектре помогло понять в середине прошлого века, что Солнце окружено газовой оболочкой, более холодной, чем нижележащие слои. Согласно законам спектрального анализа газов Г. Р. Кирхгофа и Р. Бунзена, такой спектр, который называют абсорбционным или спектром поглощения, имеет холодный газ, помещенный перед источником непрерывного спектра. Газовые оболочки Солнца и звезд назвали атмосферами.
Содержания элементов во внеземном веществе впервые были определены М. Миннартом (Нидерланды) и его сотрудниками в 1931 году. Это было сделано для Солнца. С тех пор исследования распространены на большую часть звезд нашей Галактики и даже на другие галактики, расположенные на расстоянии в миллиарды световых лет. У 90% исследованных звезд содержания химических элементов в пределах ошибок определения совпадают с солнечными. Эти звезды различаются своими температурами, массами, радиусами, их возраст находится в широком диапазоне - примерно от 5 млрд лет, как у Солнца, до нескольких миллионов лет. Но их объединяют принадлежность к наиболее заселенной дисковой составляющей Галактики и общность эволюционной стадии, когда источником энергии звезды служат термоядерные реакции превращения водорода в гелий. На этой стадии продукты реакций не выходят за пределы ядра звезды и химический состав поверхностных слоев, который только и может быть изучен, отражает содержание элементов в межзвездном веществе в момент формирования звезды.
Каждый химический элемент имеет свой спектр. Спектр состоит из нескольких линий ("линия" - длина волны излучения) .
Анализируя "мощность" каждой длины волны, можно узнать процентное соотношение химических элементов в звезде.
Спектр - это как отпечатки пальцев у человека - каждый атом имеет вполне определённую частоту излучения (или несколько частот - спектр) . Эти спектры занесены в специальные каталоги. По спектру можно определить температуру, количественный и качественный состав вещества, наличие электромагнитных полей, т. к. от этого зависит ширина, интенсивность и смещение спектральной линии. Кстати, "зебра" на товарах - это использование того же принципа.
Расскладывают по спектральному составу и смотрят какие цвета и затем сопаставляют их с хим. элементами.