별과 다른 천체들의 화학적 성분은 방출선과 흡수선을 통해 알 수 있습니다. 1814년 요제프 폰 프라운호퍼에 의해 태양의 스펙트럼에 존재하는 검은 선들이 확인됐습니다. 프라운호퍼가 가장 어두운 선들에 문자를 할당한 것이 '프라운호퍼-선'입니다. 또한 1859년 키르히호프는 천문학적 스펙트럼과 화학물질에 의해 방출되는 빛 사이의 연관성을 입증했습니다.
태양광 스펙트럼을 가로지르는 선들
과학사에서 근시안적 사고를 보여 준 순간은 1835년 프랑스 철학자 오귀스트 콩트가 "우리는 어떤 방법으로도 별들의 화학적 성분을 연구할 수 없을 것이다."라고 고상하게 선언했을 때였습니다. 불과 몇 년 안에 그가 틀린 것으로 밝혀졌는데, 비록 그는 알 수 없었겠지만, 별의 화학적 성질을 밝혀 줄 중대한 발견들이 있었습니다.
1814년, 독일의 기계 제작자였던 요제프 폰 프라운호퍼는 오래전에 아이작 뉴턴이 수행했던 실험을 다시 수행했습니다. 이 실험은 태양광을 프리즘에 통과시켜 벽에 투사했을 때 맺히는 상을 연구하는 것이었습니다. 프라운호퍼는 놀랍게도 렌즈를 통해 태양광의 초점을 정확히 맞춘 후에 좁은 구멍을 통과시켜 프리즘을 통해 분산시키면 수많은 어두운 선들이 무지개 색의 스펙트럼을 가로질러 나타난다는 사실을 알게 됐습니다.
프라운호퍼-선
프라운호퍼는 가장 어두운 선들에 문자를 할당했습니다(다른 선들은 그 이후에 그 발견자들이나 그 선들을 만들어 낸 과정에서 명명됐습니다). 그는 또한 회절격자를 발전시킨 선구자였습니다. 이 회절격자는 빛을 회절 시키는 수많은 좁은 선들이 새겨진 판인데, 빛을 퍼지게 함으로써 프리즘이 만들어 내는 것보다 더 넓고 또렷한 스펙트럼을 만들어 냈습니다. 그의 '프라운호퍼-선'은 태양의 화학적 성질뿐만 아니라 드넓은 우주를 이해하는 중요한 열쇠가 됐습니다.
1832년, 스코틀랜드의 물리학자 데이비드 브루스터는 프라운호퍼-선의 두 가지 원천을 발견했습니다. 일몰 시간대의 태양 스펙트럼을 관측하던 그는 특정한 선들이 저녁노을 쪽으로 점점 강해지는 것을 알아챘고, 그것이 태양광 중 특정 색깔들이 지구 대기에 흡수되기 때문이라고 생각했습니다(태양광은 일몰 시에 더 두꺼운 대기층을 통과하기 때문입니다). 그가 발견한 또 다른 원천은 태양 자체의 대기에 의한 빛의 흡수였습니다.
프라운호퍼-선을 이해하기 위한 열쇠는 화학 실험에서 나왔습니다. 1859년, 독일의 물리학자 구스타프 키르히호프는 프라운호퍼의 이전 실험을 반복했는데, 여기서 그는 태양광을 순수한 소금을 가열해 만든 불꽃에 통과시켰습니다. 그는 하나의 특정한 선이 매우 강해지고 어두워짐을 알아챘습니다. 불꽃으로부터 나온 빛을 분광기로 분석했을 때, 이 'D-선(오늘날 소듐과 관련 있는)'이 어두운 배경을 뒤로하고 밝은 방출선으로 나타났습니다.
