Data publicării: 10 februarie 2026

Joi 5 febuarie 2026 am desfășurat o nouă lecție a cursului de inițiere în astronomie intitulată: ”Introducere în spectroscopie”, ramură a fizicii care analizează spectrul electromagnetic al diferitelor elemente chimice, substanțe și surse luminoase.

Cursul este organizat în parteneriat cu Universitatea din București, Facultatea de Biologie Universitatea Bucuresti și Institutul de Cercetare al Universității din București (ICUB).

Am pornit de la Christiaan Huygens cu teoria ondulatorie a luminii publicată în 1690 în al lui ”Traite de la Lumiere” (Tratat despre Lumină), de unde știm acum că lumina este formată din unde care se reflectă, se refractă și produc interferență.

Înțelegerea modernă a luminii și culorilor a început cu Isaac Newton , prin experimentele desfășurate între 1666 și 1672 pe care le-a descris ca ”celebrare a fenomenului culorilor” (eng.: celebrated phenomena of colours), de refracție a unei raze de lumină albă printr-o prismă, descompunând-o în culorile componente: roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet. Tot de la Isaac Newton ne-a rămas și interpretarea caracterului corpuscular al luminii, prin al său tratat ”Opticks” (1704).

Imediat am trecut la criza fizicii din secolul al XIX-lea, atunci când teoriile din fizică postulau că undele luminoase au nevoie de un mediu prin care să se deplaseze (la fel cum undele sonore au nevoie de un mediu precum apa sau aerul) dar nu puteau să explice cum ajunge lumina de la stele pe Pământ prin vidul din Univers.

Așa am ajuns la postulatul care susținea că vidul conține un mediu denumit ”eter luminifer” prin care se deplasează undele luminoase și la celebrul experiment al lui Michelson și Morley din anul 1887 prin care s-a încercat să se demonstreze existența acestui eter cu ajutorul unui dispozitiv care ulterior a rămas cunoscut ca interferometrul Michelson-Morley. Deși experimentul a rămas în istoria fizicii ca unul dintre cele mai celebre experimente ratate, a demonstrat că ”eterul luminifer” nu există.

Criza fizicii s-a adâncit și mai mult până în anul 1905 când Albert Einstein publică patru articole științifice despre: efectul fotoelectric, mișcarea browniană, echivalența dintre masă și energie – celebra E = mc2 și teoria relativității restrânse. În explicarea efectului fotoelectric el a propus că lumina se compune din fotoni (cuante de lumină) susținând că lumina are caracter corpuscular.

Ulterior, ducele Louis de Broglie în teza sa de doctorat din 1924 a postulat teoria cuantică ce susține că electronii respectiv particulele de materie au proprietăți de undă (ondulatorii), ceea ce a rămas în istoria fizicii ca ”dualitatea undă-particulă” sau ”dualitatea undă-corpuscul”, rezolvând astfel criza fizicii.

Astfel am ajuns la conceptul din mecanica cuantică de dualitate undă-particulă, conform căruia entitățile fundamentale ale universului cum ar fi fotonii și electronii, prezintă proprietăți ale particulelor sau ale undelor în funcție de circumstanțele experimentale.

Nu în ultimul rând a fost menționată teoria mecanic-cuantică a structurii atomului, contribuțiile esențiale ale lui Max Planck (considerat părintele mecanicii cuantice) și a sa ”constantă a lui Planck”, modelul atomic al lui Niels Bohr, apoi Werner Heisenberg cu Principiul Incertitudinii și Erwin Schrodinger cu ecuația de undă, ecuația fundamentală a mecanicii cuantice ce corelează caracteristicile de corpuscul ale electronului cu cele ondulatorii.

În continuare am învățat despre descompunerea spectrală, nivelele de energie în atom și formarea spectrelor, recunoasterea spectrelor continue, de absorbție și de emisie, dar mai ales despre aplicațiile spectroscopiei în astronomie: determinarea compoziției chimice și a temperaturii suprafeței corpurilor cerești, a vitezei de deplasare a acestora, determinarea distanțelor pănă la stele, galaxii și quasari, identificarea stelelor duble, determinarea vitezei de rotație a planetelor.

La partea practică am analizat cu un software specializat mai multe spectre obținute cu ajutorul instrumentelor Astroclubului (telescop, cameră astronomică, spectrograf cu prismă și rețea de difracție), iată câteva exemple:

La spectrul stelei Vega – stea din secvența principală – am identificat liniile de absorbție ale Hidrogenului: H-beta, H-gamma și H-delta.

La nebuloasa planetară M57 (Ring Nebula) am identificat linia preponderentă de emisie a Oxigenului dublu ionizat (OIII), dar și liniile de emisie ale Heliului, Hidrogenului și Azotului, de unde am tras concluzia că nebuloasele planetare sunt o sursă importantă de Oxigen.

Am analizat spectrul quasarului 3C 273 aflat la ~2 miliarde de ani-lumină și din deplasarea spre roșu a liniei de emisie H-beta am calculat redshift-ul z= 0.1581 și o viteză de recesie a quasarului de ~43000 km/s.

Am analizat spectrul Galaxiei Andromeda și am identificat liniile de absorbție ale Magneziului, Sodiului și Calciului, observând o deplasare spre albastru (blueshift) a acestora și am calculat viteza cu care Galaxia Andromeda se apropie de noi: 295 km/s (astronomii profesioniști au calculat mai exact la 300 km/s).

Cu ajutorul unor ochelari cu rețea de difracție și a unor lămpi cu descărcare în gaz, am vizualizat cum arată spectrul de emisie al atomilor de Hidrogen, Heliu, Azot, Sodiu și Neon.

Lectori: Marian Naiman și Daniel Berteșteanu, Astroclubul București