Ist eine Fernmessung von Isotopenverhältnissen möglich oder muss eine Probe beschafft werden?

Ist es möglich, die Isotopenhäufigkeit entfernter astronomischer Objekte zu messen, dh zu messen, ohne eine Probe in ein Massenspektrometer einspeisen zu müssen? Zeigen verschiedene Isotope Unterschiede in den Absorptions- oder Emissionsspektren, die für diesen Zweck verwendet werden können?

Ich werde weitermachen und Nein dazu sagen. Was Sie bei der Distanzspektroskopie wirklich sehen, ist die Emission und Absorption von Photonen von Elektronen. Die Anzahl und Orbitalanordnung der Elektronen sollte fast vollständig von der Anzahl der Protonen abhängen. Die Anzahl der Neutronen wird also die Emissions- oder Absorptionsspektren in keiner messbaren Weise beeinflussen, insbesondere in astronomischen Entfernungen. Natürlich könnte ich mich irren, wie stark die Neutronen auf die Elektronen wirken, weshalb dies ein Kommentar ist, keine Antwort.

Antworten (1)

Ja, Isotopenverhältnisse können leicht spektroskopisch bestimmt werden.

Moleküle, bei denen sich die konstituierenden Atome um eine Masseneinheit unterscheiden, haben unterschiedliche Schwingungs- und Rotationsenergieniveaus, und die Lücken zwischen ihnen hängen von der reduzierten Masse des Moleküls ab.

Zum Beispiel in einem zweiatomigen Molekül

μ = m 1 m 2 m 1 + m 2
und die Schwingungsfrequenzen abhängen μ − 1 / 2 .

Diese Technik wird zum Beispiel verwendet, um das Kohlenmonoxid-Merkmal im Infraroten zu betrachten und das Verhältnis zu ermitteln 13 C/ 12 C.

Die Isotopenverschiebung für Atome ist im Allgemeinen viel kleiner, aber immer noch nachweisbar. Die unterschiedliche Masse des Kerns verändert die reduzierte Masse des Elektrons (etwas) und damit auch die Wellenlänge des charakteristischen Übergangs.

Ein interessantes Beispiel hierfür war die Suche nach 6 Li in den Spektren von Sternen der Population II (z . B. Asplund et al. 2006 ). Dieses Isotop von Li sollte im Urknall zusammen mit den häufigeren produziert werden 7 Li wird jedoch im Inneren von Sternen leichter verbrannt.

Die optische Hauptresonanzlinie von Lithium tritt bei 670,8 nm auf. Der Unterschied zwischen der Wellenlänge dieser Linie (eigentlich ist es ein unaufgelöstes Dublett) beträgt 0,015 nm. Diese Trennung kann nicht in Sternspektren aufgelöst werden und stattdessen muss die Form der Absorptionslinie modelliert werden, um die zu schätzen 6 Li/ 7 Li-Verhältnis.

Für schwerere Elemente werden die Isotopenverschiebungen kleiner .

Danke für die Antwort. Sie sagen "Die Isotopenverschiebungen werden für schwerere Elemente kleiner" - Bedeutet dies, dass die Messung ab einer bestimmten Ordnungszahl unpraktisch wird?
@MikeH Um ehrlich zu sein, kenne ich keine Atomspektroskopie in der Astrophysik, die Isotopenverhältnisse in etwas Schwererem als Li untersucht.
Ich verstehe also aus Ihren Antworten, dass nur bei drei Elementen die Isotopenverhältnisse gemessen werden können (H, He & Li). Gibt es keine Methoden für den Rest des Periodensystems?
@MikeH Du verstehst falsch. Ich nenne speziell das Beispiel von Kohlenstoff. Isotopenverschiebungen in der Molekülspektroskopie sind viel größer.
Sorry für die Verwirrung. Ist also in Sternen, wo keine Moleküle existieren, Li die Obergrenze?
@MikeH Ich denke , das stimmt, wäre aber nicht ganz überrascht, wenn jemand mit einem Widerspruch einspringt. Li-Isotopenverhältnisse in heißen Sternen durch Atomspektroskopie zu erhalten, wäre auch praktisch unmöglich - die Linien sind zu schwach und zu breit.
Ist eine Fernmessung von Isotopenverhältnissen möglich oder muss eine Probe beschafft werden?
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