从地球上的焰火到太空中的星星，很多物体都能发光。这些物体除了发出我们可见的光之外，还常常会发出我们肉眼看不到的“光”，比如伽马射线、X射线、紫外线、红外线与无线电波——即天文学中所说的射电波。所有种类的光，都是电磁波中的一种。

　　了解天体化学组成的探针

　　每一种元素发出的光都有对应的波长，就如同人的指纹一样。如果发现太阳光谱中的黑线对应的波长与地球实验室里测出的氢发出的光的某几种波长相等，就可以判定太阳上有氢元素。根据这个原理，天文学家确认出太阳大气中的上百种元素及其含量。上述原理不仅可以用于确定太阳中的元素与含量，还可以应用于其他恒星、星系、行星、天然卫星、分子云以及各种各样的天体爆发事件。只要我们能够获得这些天体或者天体系统的光谱，就可以根据它们的光谱中的吸收线——类似于太阳光谱中的黑线——的波长，判断出它们含有哪些元素以及每种元素的含量。天体光谱就如同天体的指纹。

　　在人造卫星上天之前，天文学家只能探测到天体发出的可见光、近红外辐射与部分射电波的光谱，无法精确测量。而星系团与星系内的大量炽热气体以及一些高能爆炸天体现象都会发射出大量X射线与伽马射线辐射，一些低温天体发出的光以红外线为主，这些都无法用传统的望远镜与射电望远镜观测，也就无法分解出对应波段的光谱。

　　近日，俄罗斯航天集团在拜科努尔发射场用“质子-M”运载火箭将俄罗斯与德国合作制造的“光谱-RG”太空望远镜送入预定轨道。“光谱-RG”是一个X射线望远镜，计划将在未来大约7年时间内扫描宇宙并发现大量星系团和位于活动星系核内部的超大质量黑洞。在众多望远镜中，以“光谱”二字命名的并不多，那么什么是光谱？为什么要观测天体的光谱？

三棱镜是某类光谱仪中最重要的元件，它们可以将光分解为光谱。

　　人造卫星上天之后，天文学家在人造卫星上放置X射线与伽马射线探测器，甚至直接发射紫外线望远镜与红外线望远镜到太空，终于可以精确测量天体发出的中/远红外线、紫外线、X射线与伽马射线并得到它们的光谱，从而实现了“全波段天文学”的宏大目标。“光谱-RG”便是其中一员。

　　王善钦

　　天文词典

　　谱线红移揭示宇宙奥秘

　　此外，如果一个恒星周围有行星环绕，行星的引力将使恒星做椭圆运动，地球上的观测者就可能探测到恒星运动导致的光谱红移与蓝移交替出现，从而判断出这颗恒星周围有行星。利用这个方法，天文学家发现了几百颗太阳系外的行星，即系外行星。

太阳光谱照片。太阳光谱是连续谱，其中嵌着数百条暗线。

　　天文学家研究光谱的第一个作用是确定天体的化学组成。以太阳为例，天文学家很早就发现，太阳光谱是连续谱，但中间嵌着数百条黑线。深入的研究揭示出这些黑线的物理本质：太阳大气层下方的各类元素发出各种波长的光，这些光穿过太阳大气时，一些波长的光被太阳大气中一些与其相同的元素吸收，因此比其他波段上的光暗得多，从而形成吸收线，即暗线。

　　对天体光谱进行分析，不仅可以得到天体的化学组成信息，还可以判断出天体的运动速度。光波和声波一样，遵循“多普勒效应”：波源与观测者接近时，波被压短，也就是“蓝移”；波源与观测者远离时，波被拉长，也就是“红移”。根据压缩与拉长的程度，可以定量计算出波源靠近或者远离的速度。

　　不同光子按波长排列的游戏