Ionisation

Ionisation bezeichnet den Vorgang, bei dem einem Atom oder Molekül ein oder mehrere Elektronen entzogen werden, sodass ein elektrisch geladenes Teilchen - ein Ion - entsteht. Die dafür benötigte Mindestenergie heißt Ionisationsenergie und ist für jedes Element charakteristisch. In der Astronomie ist Ionisation allgegenwärtig, weil im Kosmos extreme Temperaturen und intensive Strahlung herrschen.

Im Inneren von Sternen sind die Temperaturen so hoch (im Sonnenzentrum rund 15 Millionen Kelvin), dass alle Atome vollständig ionisiert sind - Elektronen und Atomkerne bewegen sich ungebunden als Plasma. Auch in heißen Nebeln, den sogenannten HII-Regionen, ionisiert die ultraviolette Strahlung junger massereicher Sterne den umgebenden Wasserstoff. Beim Rekombinieren der Elektronen mit den Protonen werden Photonen bestimmter Wellenlängen ausgesandt, was die charakteristischen Emissionslinien erzeugt, die solche Nebel in rötlichem Licht erstrahlen lassen.

Photoionisation durch energiereiche Strahlung und Stoßionisation durch thermische Bewegung sind die zwei häufigsten Mechanismen. Der Ionisationsgrad eines Gases hängt von Temperatur und Dichte ab und lässt sich mit der Saha-Gleichung berechnen. In der Spektralanalyse verraten die Ionisationsstufen der Elemente die Temperatur einer Sternatmosphäre.