Havaitseva tähtitiede 1



Samankaltaiset tiedostot
Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2007

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2012

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2008

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I Johdanto

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Tähtitieteen Peruskurssi, Salon Kansalaisopisto, syksy 2010: HAVAINTOLAITTEET

Refraktorit Ensimmäisenä käytetty teleskooppi-tyyppi

FYSA230/2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

11. Astrometria, ultravioletti, lähiinfrapuna

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, yhteenveto

Työ 2324B 4h. VALON KULKU AINEESSA

MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA. NOT-tiedekoulu La Palma

Kaukoputket ja observatoriot

Kokeellisen tiedonhankinnan menetelmät

5. Kaukoputket ja observatoriot. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luento Thomas Hackman

5. Kaukoputket ja observatoriot

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Spektroskopia. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Yleistä kurssiasiaa. myös ensi tiistaina vaikka silloin ei ole luentoa. (opiskelijanumerolla identifioituna) ! Ekskursio 11.4.

1. Polarimetria. voidaan tutkia mm. planeettojen ilmakehien ja tähtien välistä pölyä.

Sähkömagneettinen säteily ja sen vuorovaikutusmekanismit

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Tähtitieteen perusteet: Johdatusta optiseen havaitsevaan tähtitieteeseen. FT Thomas Hackman FINCA & HY:n fysiikan laitos

1/6 TEKNIIKKA JA LIIKENNE FYSIIKAN LABORATORIO V

Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 7, Astrometria, ultravioletti ja lähi-infrapuna. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Interferenssi. Luku 35. PowerPoint Lectures for University Physics, Twelfth Edition Hugh D. Young and Roger A. Freedman. Lectures by James Pazun

6. Kaukoputket ja observatoriot

Fysiikan laboratoriotyöt 2, osa 2 ATOMIN SPEKTRI

Teleskoopit ja observatoriot

Polarimetria. Teemu Pajunen, Kalle Voutilainen, Lauri Valkonen, Henri Hämäläinen, Joel Kauppo

d sinα Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 8: SPEKTROMETRITYÖ I Optinen hila

Tähtitieteen historiaa

7.4 Fotometria CCD kameralla

YHDEN RAON DIFFRAKTIO. Laskuharjoitustehtävä harjoituksessa 11.

FYSA2031/K2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

8. Fotometria (jatkuu)

Harjoitukset (20h): Laskuharjoitukset: 6x2h = 12h Muut harjoitukset (ryhmätyöskentely): 8h Luentomateriaali ja demot:

9. Polarimetria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Syksy 2017 Thomas Hackman (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

9. Polarimetria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Kevät 2014 Veli-Matti Pelkonen (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

10. Polarimetria. 1. Polarisaatio tähtitieteessä. 2. Stokesin parametrit. 3. Polarisaattorit. 4. CCD polarimetria

Valon havaitseminen. Näkövirheet ja silmän sairaudet. Silmä Näkö ja optiikka. Taittuminen. Valo. Heijastuminen

7.4 PERUSPISTEIDEN SIJAINTI

NOT-tutkielma. ~Janakkalan lukio 2013~ Jenita Lahti, Jenna Leppänen, Hilla Mäkinen ja Joni Palin

Tähtitieteen Peruskurssi, Salon Kansalaisopisto, syksy 2010: Valo ja muu säteily

9. Polarimetria. tähtitieteessä. 1. Polarisaatio. 2. Stokesin parametrit. 3. Polarisaattorit. 4. CCD polarimetria

Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 12, Astrometria. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

DEE Aurinkosähkön perusteet

Fotometria ja avaruuskuvien käsittely

9. Polarimetria. 1. Stokesin parametrit 2. Polarisaatio tähtitieteessä. 3. Polarisaattorit 4. CCD polarimetria

3 Havaintolaitteet. 3.1 Ilmakehän vaikutus havaintoihin

Esimerkki: Tarkastellaan puolipallon muotoista paksua linssiä, jonka taitekerroin on 1,50:

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Spektroskopia. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

5. Optiikka. Havaitsevan tähtitieteen pk I, luento 5, Kalvot: Jyri Näränen ja Thomas Hackman. HTTPK I, kevät 2012, luento 5

Ilmaisimet. () 17. syyskuuta / 34

MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI

4. Kaukoputket, observatoriot ja ilmaisimet

2. Fotonit, elektronit ja atomit

RATKAISUT: 16. Peilit ja linssit

Geometrinen optiikka. Tasopeili. P = esinepiste P = kuvapiste

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 HILA JA PRISMA

OPTIIKAN TYÖ. Fysiikka 1-2:n/Fysiikan peruskurssien harjoitustyöt (mukautettu lukion oppimäärään) Nimi: Päivämäärä: Assistentti:

3. Optiikka. 1. Geometrinen optiikka. 2. Aalto-optiikka. 3. Stokesin parametrit. 4. Perussuureita. 5. Kuvausvirheet. 6. Optiikan suunnittelu

Fotometria. () 30. syyskuuta / 69. emissioviiva. kem. koostumus valiaine. absorptioviiva. F( λ) kontinuumi

CCD-kamerat ja kuvankäsittely

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Valo, valonsäde, väri

Faktaa ja fiktiota Suomi-asteroideista

VALAISTUSTA VALOSTA. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka. Kari Sormunen Kevät 2014

6. Ilmaisimet ja uudet havaintotekniikat. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luento Thomas Hackman (Kalvot: J.

Kauniiden kuvien valmistus Nordic Optical Telescopella

Tähtitiede Tutkimusta maailmankaikkeuden laidoilta Aurinkokuntaan

eli HUOM! - VALEASIAT OVAT AINA NEGATIIVISIA ; a, b, f, r < 0 - KOVERALLE PEILILLE AINA f > 0 - KUPERALLE PEILILLE AINA f < 0

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Yhteystiedot: Sähköposti:

Varoitus. AstroMaster-kaukoputkilla on kahden vuoden rajoitettu takuu. Lisätietoja saat internetsivustoltamme osoitteesta

AstroMaster-sarjan kaukoputket

2.11 Tähtiluettelot/tähtikartat

VALAISTUSTA VALOSTA. Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet. Kari Sormunen Syksy 2014

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Optiikka. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Radioastronomia harjoitustyö; vedyn 21cm spektriviiva

Miika Aherto Niko Nurhonen Wilma Orava Marko Tikkanen Anni Valtonen Mikkelin lukio. NGC246 kauniskuva / psnj044 spektri

HILA JA PRISMA. 1. Työn tavoitteet. 2. Työn teoriaa

MAIDON PROTEIININ MÄÄRÄN SELVITTÄMINEN (OSA 1)

Fotometria Eskelinen Atte. Korpiluoma Outi. Liukkonen Jussi. Pöyry Rami

Teoreettisia perusteita I

TÄHTITIETEEN PERUSTEET (8OP)

Tähtitieteen pikakurssi

Kaukoputkikurssin 2005 diat

Braggin ehdon mukaan hilatasojen etäisyys (111)-tasoille on

JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ

S OPTIIKKA 1/10 Laboratoriotyö: Polarisaatio POLARISAATIO. Laboratoriotyö

VALONTAITTOMITTARIN KÄYTTÖ

Havaitsevan tähtitieteen pk 1 Luento 5: Ilmaisimet ja uudet havaintotekniikat. Jyri Näränen

Optiikkaa. () 10. syyskuuta / 66

32X AUTOMATIC LEVEL SL SI BUL /241 AL32 FATMAX A A

4 Optiikka. 4.1 Valon luonne

yyyyyyyyyyyyyyyyy Tehtävä 1. PAINOSI AVARUUDESSA Testaa, paljonko painat eri taivaankappaleilla! Kuu kg Maa kg Planeetta yyy yyyyyyy yyyyyy kg Tiesitk

23 VALON POLARISAATIO 23.1 Johdanto Valon polarisointi ja polarisaation havaitseminen

Transkriptio:

Havaitseva tähtitiede 1 19. elokuuta 2009 Leo Takalo puh. 3338229 email: takalo@utu.fi

Kirjallisuutta Nilsson, Takalo, Piironen: Havaitseva tähtitiede I (kurssikirja) Kitchin: Astrophysical techniques Howell: Handbook of CCD astronomy Web Osoitteita: www.astro.utu.fi www.not.iac.es www.eso.org

Sisältö 1. Historiaa 2. Ilmakehän vaikutus havaintoihin 3. Optiikkaa 4. Kaukoputket 5. Ilmaisimet (silmä, valokuvaus, valomonistin,...) 6. CCD 7. Kuvankäsittely 8. Fotometria 9. Polarimetria 10. Spektrometria 11. Muut aaltoalueet 12. Astrometria 13. Nykyaikaiset suuret teleskoopit

Historiaa Ensimmäinen merkittävä havaitsija oli Hipparkhos, joka eli toisella vuosisadalla ennen ajanlaskumme alkua. Hän laati varhaisimman tunnetun tähtiluettelon. Siinä esitetyt suuruusluokat ovat jääneet elämään nykyisen magnitudin käsitteessä.

Hipparkhos käytti ainakin armillaaripalloa, joka koostuu taivaanpallon perusympyrää kuten ekliptikaa ja meridiaania vastaavista renkaista. Armillaaripallo koostuu kehistä, jotka vastaavat taivaanpallon perusympyröitä.

Toinen vanha kulmien mittauksen apuväline on kvadrantti, jossa on neljännesympyrän muotoinen kaari ja ympyrän keskipisteen ympäri kiertyvä tähtäyssauva. Kvadrantista kehittyivät suuret seinään kiinteästi kiinnitetyt seinäkvadrantit sekä pienet oktantit ja sekstantit, joita varsinkin merenkulkijat käyttivät. Havaintolaitteet oli tarkoitettu vain kulmien mittaamiseen. Niiden tarkkuutta parannettiin suurentamalla laitteita, muotoilemalla tähtäimet sopivasti, ettei havaitsijan silmän paikka pääse vaikuttamaan tähtäyssuuntaan, sekä kehittää apukeinoja asteikkojen lukematarkkuuden parantamiseksi.

Tämän kehityksen veivät pisimmälle Tyko Brahe (1546 1601) ja Johannes Hevelius (1611 1687). Tyko Brahe onnistui pienentämään virheet vajaaseen kaariminuuttiin. Hän oli myös ensimmäinen tähtitieteilijä, joka systemaattisesti tutki ja pyrki vähentämään havaintovirheitä Viimeinen vanhan havaintoperinteen jatkaja oli Johannes Hevelius. Hevelius kylläkin rakensi ja käytti kaukoputkia, mutta halusi silti suorittaa tähtiluetteloihin tarvittavat koordinaattien mittaukset ilman optisia apuvälineitä. Hevelius pääsi tarkkuuteen, joka on keskimäärin noin puolen kaariminuutin luokkaa eli hiukan parempi kuin Tykolla.

Kaukoputken kehitys Pian Tykon kuoleman jälkeen havaitseva tähtitiede siirtyi uudelle aikakaudelle kaukoputken keksimisen ansiosta. Linssejä oli valmistettu jo aikaisemminkin, mutta vasta 1600-luvun alussa keksittiin yhdistää kaksi erilaista linssiä kiikariksi. Ensimmäisenä tämän keksi ilmeisesti hollantilainen Hans Lippershey (n. 1570 1619), mutta samoihin aikoihin vuoden 1608 paikkeilla muutkin alkoivat valmistaa kiikareita. Galileo Galilei (1564 1642) kuuli keksinnöstä seuraavana vuonna ja onnistui pian valmistamaan kiikarin itselleen, vaikka ei ehkä täysin ymmärtänytkään sen toimintaperiaatetta. Pian hän sai aikaan 30-kertaisen suurennuksen, jolloin laitetta voi jo kutsua kaukoputkeksi.

Ensimmäisten kaukoputkien optiikan laadussa ei ollut hurraamista. Pahin ongelma oli linssin väriaberraatio. Virhettä yritettiin pienentää pidentämällä polttoväliä. Tämä johti 1600-luvulla hyvin pitkiin ja hankalasti käsiteltäviin rakennelmiin. Esim. Johannes Heveliuksen suurimman kaukoputken polttoväli oli peräti 45 metriä.

Väriaberraatiosta päästään eroon käyttämällä linssin sijasta peiliä. Koska valon ei tarvitse kulkea erilaisten väliaineiden läpi, se ei taitu, eikä siten myöskään hajoa väreiksi. Ensimmäisen peilikaukoputken periaatteen esitti englantilainen James Gregory (1638 1675) vuonna 1663. Siinä valo heijastuu ensin paraboloidin muotoisesta pääpeilistä ja osuu pienempään apupeiliin, joka on muodoltaan kovera ellipsoidi. Apupeilistä valo heijastuu pääpeilissä olevan reiän lävitse okulaariin. Tämä kaukoputkityyppi ei koskaan yleistynyt, sillä siinä peilien kuvausvirheet vahvistavat toisiaan. Vähän myöhemmin Isaac Newton (1642 1727) korvasi apupeilin vinoon asetetulla tasopeilillä, joka heijastaa kuvan putken sivulle. Varsinkin harrastajat käyttävät edelleen paljon Newton-tyyppistä kaukoputkia, sillä siinä on vähän optisia osia, joten se on halpa ja helppo itsekin valmistaa.

Rossen jaarlin, William Parsonsin, suurin kaukoputki oli 72-tuumainen (180-senttinen). Se valmistui 1845 ja oli maailman suurin teleskooppi aina 1910-luvulle, jolloin Mount Wilsonille rakennettiin 100-tuumainen Hooker-teleskooppi. (Kuva Risto Heikkilä)

Ensimmäisten peilikaukoputkien peilit eivät olleet lasia vaan metallia. Peilimateriaali, speculum-metalli, koostui pääasiassa kuparista ja tinasta, mutta mukana voi olla myös arseenia. Vuonna 1672 esitettiin, että Gregoryn kaukoputken kovera apupeili korvattaisiin kuperalla peilillä. Keksinnön tekijä oli luultavasti ranskalainen lääkäri Giovanni Cassegrain (1625 1712), mutta aivan varmoja henkilöllisyydestä ei olla. Newton piti Cassegrainin ajatusta täysin kelvottomana. Vasta vuosisata myöhemmin huomattiin, että Cassegrainin kaukoputkessa pää- ja apupeilien kuvausvirheet eliminoivat osittain toisensa, joten järjestelmä on Gregoryn kaukoputkea selvästi parempi. Nykyisin suuret kaukoputket ovatkin juuri Cassegrain-tyyppisiä.

Vuonna 1729 optisia kokeita harrastellut Chester Moor Hall (1703 1771) keksi, että yhdistämällä kaksi erilaisista laseista tehtyä linssiä väriaberraatio voidaan poistaa. Siksi sitä kutsutaankin akromaattiseksi eli värittömäksi linssiksi. Linssikaukoputkien valmistajana suurta mainetta sai Joseph Fraunhofer (1787 1826). Tunnetuin Fraunhoferin rakentamista kaukoputkista on 1820 pystytetty Tarton 9.5-tuumainen refraktori. Yksi tämän kaukoputken uutuuksista oli ensimmäinen nykyaikainen ekvatoriaalinen jalusta ja painojen käyttämä kellokoneisto, joka piti kaukoputken jatkuvasti kohteeseen suunnattuna. 1850-luvulla keksittiin, että lasi voidaan pinnoittaa ohuella kiiltävällä hopeakalvolla. Ensimmäisenä lasisia kaukoputken peilejä kokeilivat Carl von Steinheil ja Léon Foucault (1819 1868).

Ensimmäinen kaukoputkeen liitettävä mittalaite oli hiusristikko, jonka William Gascoigne (1612 1644) kehitti vuoden 1640 paikkeilla. Siitä hän kehitti edelleen mikrometrin, jolla voitiin mitata aikaisempaa paljon tarkemmin pieniä kulmia, kuten kaksoistähtien välimatkoja. Absoluuttiseen astrometriaan käytettiin aikaisemmin suuria, kiinteästi pystytettyjä seinäkvadrantteja. Niistä kehittyivät uudemmat meridiaanikoneet.

Ohikulku- eli pasaasikone on periaatteessa samanlainen kuin meridiaanikonekin, mutta se on tarkoitettu nimenomaan kulminaatioaikojen määrittämiseen. Siksi siinä on pienempi ja epätarkempi lukemakehä korkeuden määritystä varten. Aina 1900-luvun alkuun saakka tähtiluettelot on laadittu pääasiassa erilaisilla meridiaanikoneilla. Sittemmin niiden käyttö on vähentynyt. Nykyään vakituisessa käytössä on vain muutama pitkälle automatisoitu laitteisto. Sittemmin astrometriaan on käytetty valokuvauslevyjä ja nykyisin CCD-kuvia. Kyseessä on tällöin suhteellinen astrometria: kuvassa on oltava tunnettuja vertailutähtiä joiden suhteen paikat mitataan.

Tähtien magnitudit arvioitiin aluksi silmämääräisesti. Objektiivisempiin mittauksiin päästiin mittaamalla valon määrä jollakin silmästä riippumattomalla tavalla. Zöllnerin fotometri. Kohdetta havaitaan vasemmalla olevalla kaukoputkella. Oikealla olevassa purkissa on lamppu. Sen valo muodostaa standardin, johon tähden kirkkautta verrataan. Lampun valoa säädetään polarisaattoreilla niin, että se näkyy yhtä kirkkaana kuin tähti.

Steinheilin fotometrissä käytettiin halkaistua objektiivia, jonka puoliskoja voitiin siirrellä pitkin kaukoputken optista akselia. Okulaari ei ollut aivan polttotasossa, joten tähdet näkyivät läiskinä Säämällä objektiivin puoliskojen etäisyydet sopiviksi läiskien pintakirkkaudet saatiin samoiksi. Johann Zöllnerin (1834 1882) fotometrissä kohdetta verrattiin keinotekoiseen valonlähteeseen, jonka kuva säädettiin polarisaattorien avulla yhtä kirkkaaksi kuin kohde. Harvardissa Edward Pickering (1846 1919) kehitti Zöllnerin fotometristä laitteen, jolla voitiin verrata kahden tähden kirkkautta. Laitteessa oli kaksi vaakasuoraa kaukoputkea, joihin valo ohjattiin peilien avulla. Toinen kohde oli yleensä standardina käytetty Pohjantähti. Myöhemmin kuitenkin osoittautui, että Pohjantähti on muuttuva tähti.

1900-luvun alkuvuosina Joel Stebbins (1878 1966) kehitti valosähköisen fotometrin. Siinä valoherkkänä aineena oli seleeni, jonka sähköinen vastus pienenee siihen osuvan valon vaikutuksesta. Hieman myöhemmin Guthnick ja Rosenberg kehittivät huomattavasti herkemmän fotometrin, jossa tähden valo irrottaa alkalimetallin pinnasta elektroneja. Näistä elektroneista aiheutuva virta voidaan sitten mitata. Tällaisen fotokatodin herkkyys on jo paljon parempi kuin valokuvauslevyn. Fotokatodi on herkimmillään spektrin sinisessä päässä ja lähiultraviolettialueessa. Parhaimmillaan kvanttihyötysuhde eli todennäköisyys, että yksi fotoni irrottaa elektronin fotokatodilta, on hieman yli 30 %. Näkyvän valon kohdalla se on enään luokkaa 5 10 % ja putoaa nopeasti infrapunaiseen siirryttäessä

Fotokatodiin perustuu myös kuvanvahvistin, joka kehitettiin 1960-luvulla. Siinä fotonien irrottamat elektronit kiihdytetään korkealla jännitteellä fluoresoivalle varjostimelle, missä ne aiheuttavat valonvälähdyksiä, jotka voidaan valokuvata tai muuttaa videosignaaliksi. Nykyisissä fotometreissä käytetään valomonistinputkia, jotka vahvistavat fotokatodilta tulevan virran jopa 10 8 -kertaiseksi. Valomonistimen ikävä puoli on, että se tuhoutuu, jos siihen osuu liikaa valoa. CCD-kameran yleistyessä fotometrien käyttö on nopeasti vähentynyt, ja laitteet ovat jääneet suureksi osaksi historiaan. Tietynlaisissa havainnoissa, kuten polarimetriassa, niillä on kuitenkin edelleen käyttöä

Jo Isaac Newton huomasi, että valo voidaan hajottaa prismalla eri väreiksi. William Herschel (1738 1822) asetti lämpömittareita Auringon spektriin ja havaitsi, että korkein lämpötila löytyy näkyvän spektrin punaisen pään ulkopuolelta. Varsinainen spektroskopia alkoi kuitenkin kehittyä vasta 1800-luvun alkupuolella. Vaikka ranskalainen filosofi Auguste Comte väittikin 1835, ettei taivaankappaleiden lämpötiloja tai kemiallista koostumusta voitaisi ikinä saada selville, spektroskopia oli jo alkanut tuoda valoa asiaan. Vuonna 1802 William Wollaston (1766 1828) havaitsi Auringon spektrissä muutamia tummia viivoja. Vuonna 1814 Joseph Fraunhofer löysi Auringon spektristä tällaisia viivoja sadoittain. Hän totesi samojen viivojen esiintyvän myös Kuusta ja planeetoista heijastuneessa valossa. Tähtien spektreissä esiintyi myös viivoja, mutta niiden paikat ja voimakkuudet olivat erilaisia. Nämä havainnot osoittivat, että spektriviivat todellakin liittyivät itse valonlähteen ominaisuuksiin.

Fraunhofer havaitsi, että joidenkin viivojen aallonpituudet olivat samat kuin palavan natriumin spektrissä esiintyvät kirkkaat viivat. Vaikka useat muutkin tutkivat spektreissä esiintyviä viivoja, vasta Robert Bunsen (1811 1899) ja Gustav Kirchhoff (1824 1887) esittivät vuonna 1859 spektroskopian perusperiaatteet. He osoittivat, että kylmä kaasu absorboi sen läpi kulkevasta valosta samoja aallonpituuksia, joita se kuumana ollessaan säteilee. Vuonna 1885 Johann Balmer (1825 1898) keksi, että vedyn spektriviivojen aallonpituudet saadaan yksinkertaisesta kaavasta. Vertaamalla tähtien spektrejä laboratoriossa tuotettuihin eri alkuaineiden spektreihin voitiin päätellä, mistä aineista spektriviivat olivat peräisin. Tähtien kemiallinen koostumus alkoi selvitä, vaikka spektriviivojen syntymekanismia ei vielä ymmärrettykään. Vasta kvanttimekaniikka tarjosi seli tyksen spektriviivojen synnylle.

Käsitteitä spektroskopia ja spektrometria käytetään lähes synonyymeinä. Tarkkaan ottaen spektrometria viittaa spektrien mittaamiseen ja spektroskopia spektrien katseluun. Varhaisimmat laitteet olivat spektroskooppeja, joilla spektriä tarkkailtiin visuaalisesti. Nykyisin spektri tallennetaan tavalla tai toisella pysyvään muotoon, jolloin kyseessä on spektrometri.

Heti kun valokuvaus oli keksitty, sitä alettiin käyttää myös tähtitieteessä. Ensimmäisen kuukuvan otti tunnetun spektritutkijan Henry Draperin isä John Draper vuonna 1840. Kaukoputki oli kolmen tuuman linssiputki ja valotus-aika puoli tuntia. Seuraavana vuonna Draper onnistui jo kuvaamaan Auringon spektrin.

Tähtitieteellisessä valokuvauksessa on yleensä käytetty lasilevyjä. Jonkin aikaa käytettiin märkälevymenetelmää, jossa valoherkkä emulsio levitettiin lasilevylle, valotettiin sen ollessa vielä märkänä ja kehitettiin saman tien. Menetelmä oli käytännössä erittäin hankala. Vasta kuivalevymenetelmä teki valokuvauksesta käyttökelpoisen tähtitieteen apuvälineen. Siinäkin emulsio levitettiin lasilevylle, mutta sen käsittelyssä ei tarvinnut pitää kiirettä ja levyjä voitiin valottaa miten kauan tahansa. Ensimmäisiä kuivalevymenetelm käyttäjiä oli spektroskopian uranuurtaja William Huggins (1824 1910). Vuonna 1875 hän valokuvasi Vegan spektrin ja pian sen jälkeen myös muiden kirkkaiden tähtien, planeettojen, Kuun ja Auringon spektrit.

Helsingissä kuvattu Carte du Ciel -levy. Levyn koko on 16 16 cm ja kuvan kenttä noin 2 deg 2 deg. Levylle on valotettu erikseen koordinaattiruudukko, jonka viivojen väli on 5. Valokuvauksen kehittyessä siitä tuli luonnollinen tähtien paikkojen mittaamisen apuväline. Ensimmäinen suurisuuntainen valokuvauksellinen kartoitustyö oli 1800-luvun lopulla alkanut Carte du Ciel -projekti. CCD-kameroiden syrjäytettyä valokuvauksen myös valoherkkien lasilevyjen valmistus on lopetettu 1990-luvulla.

Valosähköiseen ilmiöön perustuvilla ilmaisimilla on valokuvauslevy parempi kvanttihyötysuhde. Valomonistinputkella kohteesta ei kuitenkaan saada kuvaa. 1900-luvun puolivälin jälkeen on kokeiltu erilaisia televisiokameran tapaisia laitteita, mutta niiden merkitys on jäänyt vähäiseksi. Vasta CCD-kamera merkitsi huomattavaa edistysaskelta kuvausmenetelmissä CCD-kameran (Charge Coupled Device) historia alkaa vuodesta 1969, jolloin Bellin laboratorion tutkijat W. S. Boyle ja G. E. Smith sovelsivat ensimmäisen kerran alunperin tietokoneiden muistilaitteeksi tarkoitettua piisirua kuvaukseen. Ensimmäiset tähtitieteelliset CCD-havainnot julkaistiin 1975 (kohteena oli Uranus), minkä jälkeen CCD-kameroiden kehitys on ollut nopeaa. Nykyisin CCD-siru on detektorina lähes kaikissa instrumenteissa ja se on syrjäyttänyt valokuvauslevyt ammattikäytössä käytännöllisesti katsoen kokonaan.