趙欣

19世紀(jì)初，弗勞恩霍夫和基爾霍夫在分析陽光時第一次將光譜學(xué)應(yīng)用于天文學(xué)領(lǐng)域。起初，他們認(rèn)為從太陽發(fā)出的白光在透過棱鏡時會產(chǎn)生純凈的彩虹。但是，他們史無前例地注意到了一組暗線。這些意想不到的線條實(shí)際上是由不同化學(xué)元素在與光的相互作用中產(chǎn)生的“指紋”，人們稱之為吸收線。

這種相互作用的美妙之處在于，每種化學(xué)元素或分子在光譜中都能表現(xiàn)出獨(dú)有的特征，而這種條碼明確地將一個元素區(qū)別于另一個元素。通過解讀這些條碼，光譜學(xué)可以揭示任何一個發(fā)光星體或吸光星體的重要特性。

星星發(fā)光進(jìn)而形成一個光譜的連續(xù)體。當(dāng)白光穿過棱鏡時，它形成一個彩虹的光譜。同樣，當(dāng)星星發(fā)出的光穿過星云或者只是穿過星星的大氣層時，某些顏色（或波長）被氣體中的元素吸收，從而在光譜上產(chǎn)生暗線，形成吸收光譜。氣體吸收能量再重新向各個方向散發(fā)，此時呈現(xiàn)出氣體中元素的特定顏色，從而產(chǎn)生特定波長的亮線；這被稱為發(fā)射光譜。

光譜儀是天文儀器的基本部分，它們比棱鏡要復(fù)雜得多。通過光譜儀，人們能夠觀測到的是一個比彩虹中的光線更加分散的光譜。光譜被記錄在CCD檢測器上，最終保存在計(jì)算機(jī)文件中以方便天文學(xué)家做進(jìn)一步的處理和分析。星星或任何天文物體的光譜不僅揭示了某些化學(xué)元素的存在，還揭示了其當(dāng)前的物理?xiàng)l件，例如溫度和密度。光譜還可以讓人們了解運(yùn)動狀態(tài)：借助多普

勒效應(yīng)，人們可以測量星星或星系相對于地球的運(yùn)行速度。這種效應(yīng)被用于發(fā)現(xiàn)太陽系外行星，并且類似的特征使得天文學(xué)家可以測量各星系間的距離。光譜還包含了物體中磁場、物質(zhì)組成等信息。

歐洲南方天文臺的大多數(shù)望遠(yuǎn)鏡都有光譜儀或具有光譜模式，它們可以涵蓋不同的波長范圍（從近紫外波長至中紅外波長），并提供不同的光譜分辨率（光譜分辨率越高，光的色散越強(qiáng)，可檢測光譜的細(xì)節(jié)越?。?。

帕瑞納天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡的一些光譜儀能夠形成高分辨率光譜，如光柵攝譜儀和紅外階梯光柵光譜儀；一些光譜儀能夠同時獲得許多物體的光譜，如大型光纖陣列多目標(biāo)攝譜儀和可見光多目標(biāo)光譜儀；還有一些光譜儀甚至可以拍攝全景光譜（詳見積分場光譜），如K波段多目標(biāo)攝譜儀、多光譜探測器和近紅外積分場觀測攝譜儀。

在拉西拉天文臺，安裝在新技術(shù)望遠(yuǎn)鏡（NTT）、第二代ESO暗天體攝譜儀和相機(jī)（及其前身多模式儀表）以及艾薩克之子上的儀器也是光譜儀。但是，安裝在歐洲南方天文臺3.6米望遠(yuǎn)鏡上的高精度徑向速度行星搜索器，無疑是在外行星檢測中有著重要作用的最有名的儀器之一。

下一代的光譜儀，如那些計(jì)劃用于超大望遠(yuǎn)鏡（ELT）的光譜儀，將超越我們目前可以實(shí)現(xiàn)的任何目標(biāo)。天文學(xué)家期望能夠在類似地球的外行星的大氣中尋找到生命跡象。他們相信，如果在另一個星球上發(fā)現(xiàn)了生命跡象，那么用到的儀器很可能就是一個光譜儀。