Spectroscopie

Meteoren kun je waarnemen met behulp een fotocamera of videosystemen, maar het is ook mogelijk om tegelijk hun spectra vast te leggen. Een spectrum geeft je inzicht in welke chemische elementen verantwoordelijk zijn voor het uitzenden van het licht.

Een spectrum is het lijnenpatroon van verschillende lichtkleuren, de emissielijnen. Het is een optische ‘vingerafdruk’ van de elementen in de atmosfeer en in de meteoroïde die samen het licht uitzenden dat wij zien als meteoor. Om een spectrum vast te leggen is het nodig om het licht door een tralie of prisma te laten vallen. Hiervoor is een tralie (ook wel ‘diffractierooster’) het meest toegankelijk én betaalbaar aangezien deze in de vorm van een folie verkrijgbaar zijn. Wanneer je dit folie voor de lens van een fotocamera of videocamerasysteem plaatst, heb je in feite een spectrometer gebouwd.

Meteoorlicht ontrafeld. Voorbeeld van een eenvoudig tralie dat wit licht uiteenrafelt in alle kleuren van de regenboog; het spectrum. Geplaatst vóór een camera- of videolens bouw je hiermee al een simpele spectroscoop, waarmee je  de samenstelling van een meteoor kunt bepalen. Foto: Rainbow Symphony.

Spectra van meteoren zijn eenvoudig te meten, maar er zijn een aantal dingen die je moet overwegen. Een tralie bestaat altijd uit een materiaal dat dat meerdere lijnen (‘krassen’) per millimeter bevat. Hierdoor worden de verschillende golflengten (kleuren) van het licht in verschillende mate afgebogen. Hoeveel lijnen per millimeter je tralie bevat, beïnvloedt dus in hoeveel detail je onderscheid kunt maken tussen de verschillende emissielijnen. Met 600 lijnen/mm waaiert het licht sterker uiteen en zal je meer detail zien dan met een tralie van 300 lijnen/mm. Tegelijk zal het spectrum bij meer lijnen/mm een stuk zwakker zijn, aangezien dezelfde hoeveelheid licht in feite over een grotere afstand wordt verdeeld in een veel fijner lijnenpatroon.

In het spectrum zul je een aantal heldere emissielijnen kunnen onderscheiden. De duidelijkste groene emissielijnen in het spectrum worden veelal veroorzaakt door het element magnesium, zo ontstaan geeloranje lijnen door natrium en is rood vaak afkomstig van calcium. In vergelijking met normale sterren vallen de kleuren van meteoren vaak op, aangezien de betrokken elementen voor een zeer prominente kleur kunnen zorgen.

Richten van de camera

Een tralie is het meest effectief als een meteoor parallel aan de lijnen wordt vastgelegd. Gebeurt dat onder een hoek, dan zul je een spectrum zien waarbij de lijnen dichter op elkaar liggen. Onder de een té grote hoek wordt het spectrum nauwelijks interpreteerbaar. Kortom, een relevante vraag is waar je de camera op richt als meteoren overal aan de hemel verschijnen onder verschillende hoeken ten opzichte van het tralie. Ervaring leert dat het beste richtpunt ongeveer 40 graden naast de radiant ligt en op een hoogte van ongeveer 50 graden boven de horizon. Bij afwezigheid van een actieve meteorenzwerm is het handig om een richtpunt af te laten hangen van het donkerste deel van de hemel. Het zal duidelijk zijn dat het vastleggen van een meteoorspectrum altijd een afweging is tussen het aantal lijnen/mm én het richten van de camera (of beter gezegd; de oriëntatie van het tralie voor de lens).

Analyseren van het spectrum

Als je een spectrum hebt vastgelegd, kun je analyseren welke golflengten bij de lijnen horen. Die zijn uniek per element en zo kun je uit het spectrum de verantwoordelijke chemische elementen bepalen. De sterkte van de lijnen geeft bovendien een idee van de relatieve hoeveelheden van de elementen. Hiervoor kun je de afbeelding eerst draaien zodat het meteoorspoor verticaal zichtbaar is, en het spectrum langs de horizontale as ligt (bijvoorbeeld met Adobe Photoshop of vergelijkbare software). Vervolgens is het spectrum in deze afbeelding te analyseren met het vrij beschikbare softwarepakket VSpec. De handleidingen van deze software geven meer uitleg en helpen je bij het analyseren.

Wat kun je met spectroscopie?

Spectroscopie stelt je in staat om meteoren van dezelfde of van verschillende meteorenzwermen met elkaar te vergelijken. Verschillen in spectra kunnen bijvoorbeeld ontstaan door de afwijkende samenstelling van metaal- en steenachtige meteoroïden, of effecten van verschillende soorten emissies als gevolg van de hoogte in de atmosfeer. Dat laatste is ook duidelijk wanneer je tijdens het fotograferen van een meteorenzwerm, zoals de Perseïden, een helder exemplaar vastlegt. Wat dan opvalt, is dat het lichtspoor aanvankelijk groener van kleur is, witter in het middenstuk en roodkleuriger aan het eind. Met behulp van spectroscopie valt hiervoor een verklaring te geven als je het spectrum aan het begin van het spoort vergelijkt met het spectrum aan het eind van het meteoorspoor.

Als gevolg van de hoge snelheid zullen sommige meteoren (zoals de Perseïden) hoger in de atmosfeer licht uitzenden dan meteoren van andere zwermen. Hoog in de atmosfeer (>110 km) zijn die lichtemissies veelal groen van het element zuurstof (op 557,7 nm). Vervolgens nemen de emissielijnen van elementen zoals magnesium en natrium toe, zodat de mix van het groen- en geelgekleurde licht een wittere kleur oplevert. Dieper in de atmosfeer zullen juist de emissies van zuurstof en stikstof domineren, zodat een meteoor in de laatste fase rood- of oranjeachtig van kleur is. De onderstaande spectrum geeft dit mooi weer.

Spectrum van een meteoor. Verandering van het spectrum langs het meteoorspoor hangen soms samen met de hoogte in de atmosfeer. Foto: Bill Ward, Society for Popular Astronomy.

Meteoorspectroscopie in de 21e-eeuw

Het eerste meteoorspectrum werd op 18 juni 1897 vastgelegt door Amerikaanse astronomen tijdens een waarneemcampagne in Arequipa, Peru. Ook bij de Werkgroep Meteoren werd er al in de beginjaren van de vereniging actief gewerkt aan het vastleggen van meteoorspectra. Het eerste spectrum werd bepaald van een Lyride in 1966. In deze tijd was dit vaak een kostbare aangelegenheid vanwege het benodigde prisma, fotografische platen of de vele fotorolletjes. Tegenwoordig is het dankzij de goedkope tralies (in folievorm), de intrede van de digitale fotografie en het geautomatiseerde videowaarnemen een stuk makkelijker om succesvol spectra van meteoren vast te leggen. Dat biedt jou de kans om naast prachtige foto’s ook analyses van een meteoor te maken. En wie weet legt je ooit op deze manier het spectrum vast van de vuurbol die de val aankondigt van de volgende Nederlandse meteoriet. Zou dat niet interessant zijn?

Lees meer over meteoorspectroscopie:

Lees verder over waarneemtechnieken:


Bronnen \\ Meteor Spectra overview, Society for Popular Astronomy \\ Meteor Spectroscopy, American Meteor Society

Interessant? Deel deze pagina:
Share on Facebook
Facebook
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on LinkedIn
Linkedin
Pin on Pinterest
Pinterest
Print this page
Print
Email this to someone
email