Il fisico e matematico tedesco Gustav Robert Kirchhoff fu l'inventore dello spettroscopio. Con questo strumento un fascio luminoso viene deviato in modo diverso a seconda della lunghezza d'onda. In pratica un fascio di luce bianca che attraversasse uno spettroscopio si trasformerebbe in un arcobaleno, separando le varie componenti cromatiche. Questa sorta di arcobaleno è lo spettro. Kirchhoff notò che mentre gli spettri di corpi solidi, di liquidi o di gas ad alta pressione portati ad alta temperatura sono continui, quelli di gas rarefatti portati all'incandescenza sono caratterizzati da linee brillanti. Queste linee, dette linee di emissione, sono caratteristiche degli elementi e consentono di identificarli in modo analogo a quanto le impronte digitali permettono di identificare chi le ha lasciate. In modo analogo se la luce in continuum generata da un solido, un liquido o un gas ad alta pressione attraversa un gas rarefatto più freddo nello spettro appaiono righe scure, dette linee di assorbimento, nella stessa posizione in cui sarebbero apparse le linee di emissione di quello stesso gas.
Gustav Robert Kirchhoff (Königsberg, 12 marzo 1824 – Berlino, 17 ottobre 1887)
Questa caratteristica ha un'importanza molto rilevante in astronomia perché consente di conoscere la composizione chimica di molti gas che si trovano nello spazio e che non sarebbero in altro modo identificabili. Ad esempio se si ricava lo spettro della luce di una stella si potrebbero rilevare le linee di assorbimento tipiche dell'idrogeno se la luce in continuum generata dalla fotosfera dovesse attraversare una nube di questo gas (ad esempio negli strati più alti dell'atmosfera della stessa stella) prima di giungere a noi.
Il modo più semplice ed economico per effettuare delle ricerche spettroscopiche a livello amatoriale è quelo di anteporre un reticolo di diffrazione posto a pochi centimetri da un sensore di ripresa col quale potremo fotografare una stella ed il relativo spettro. Io ho acquistato uno di questi reticoli già montato in una ghiera da 1.25" al pari di un qualunque filtro: lo Star Analyser 100.
Lo Star Analyser 100 della Shelyak Instruments
Lo Star Analyser 100 è prodotto da Shelyak Instruments e costa poco più di 100 euro. La risoluzione degli spettri che si possono ottenere con lo Star Analyser 100 (quella che in spettroscopia è chiamata la dispersione) è modesta, ma permette già alcune analisi interessanti.
Uno spettro della stella Vega ottenuto con lo Star Analyser 100.
Basta avvitare questo filtro sul raccordo di una fotocamera per poter riprendere degli spettri stellari. Aumentando la distanza tra il sensore e lo Star Analyser aumenta la dimensione dello spettro (quella che viene definita la dispersione) ma ovviamente così facendo lo spettro è anche meno luminoso e può essere difficile da analizzare.
Lo Star Analyser 100 avvitato al naso di una telecamera DMK.
La camera si inserisce poi al fuoco diretto del telescopio e si può effettuare la ripresa come di consueto. È utile regolare il filtro ruotandolo in modo che lo spettro appaia orizzontale alla destra o alla sinistra della stella. Il sistema solidali camera/filtro a questo punto può essere ruotato nel telescopio per evitare che delle stelle o i loro spettri si sovrappongano allo spettro che ci interessa analizzare.
Esempio di immagine acquisita con lo Star Analyser 100 montato sulla camera.
L'inquadratura andrà studiata in modo che sino visibili sia lo spettro di ordine 0 (l'immagine puntiforme della stella da analizzare) sia lo spettro di ordine 1 (che tra i due spettri che si formano subito ai lati della stella è il più luminoso). L'immagine della stella e del suo relativo spettro di interesse possono essere a questo punto analizzate per creare un grafico che aiuti ad identificarne le linee di assorbimento o di emissione.
Il primo spettro che ho acquisito con lo Star Analyser 200 è stato quello della stella Alhena nella costellazione dei Gemelli. Alhena è una stella di tipo A0 nel cui spettro è facile riconoscere le linee di assorbimento dell'idrogeno.
Grazie a questa stella ho potuto calibrare il mio setup che con lo Star Analyser 200 risulta avere una dispersione di 21.13 Ångström per pixel contro i 43.4 Ångström per pixel che ottenevo con lo Star Analyser 100.
