Lo que observó Joseph Fraunhofer

Pero Joseph Fraunhofer observó que el espectro solar tiene muchas líneas oscuras, como si faltaran algunos colores. Por otro lado, ya se sabía que la luz de algunos tipos de lámparas produce líneas brillantes. En particular, las lámparas de vapor de sodio que iluminan muchas calles producen un tipo de luz amarillo-naranja cuyo espectro está formado no por una sucesión continua de colores, sino por dos líneas delgadas que se encuentran en la región del espectro correspondiente al color amarillo. Fraunhofer concluyó que las líneas oscuras del espectro del Sol coinciden con las líneas brillantes de los espectros de algunos tipos de lámparas.

Luego, Bunsen y Kirchhoff mostraron que distintas substancias producen distintas líneas en el espectro. Es decir, distintos elementos químicos emiten su propio y característico espectro, que viene a ser la "huella digital" de átomos y moléculas. Bunsen identificó dos nuevos elementos químicos, el cesio y el rubidio, a partir de observar sus espectros característicos. Por otro lado, Kirchhoff también descubrió que así como el gas caliente da lugar a líneas brillantes en el espectro, el gas frío enfrente de una fuente de luz da líneas oscuras. Una primera conclusión era la presencia de sodio en el Sol.

A las líneas brillantes se les conoce como líneas de emisión y a las oscuras como líneas de absorción. Una línea de emisión surge cuando un electrón en un átomo desciende de un nivel de energía alto a uno más bajo, proceso en que el electrón pierde energía en forma de luz. Una línea de absorción tiene lugar cuando el electrón pasa de un nivel de energía inferior a uno superior, proceso en el que electrón absorbe energía. Cada átomo tiene una distribución única de los niveles de energía de sus electrones y puede, por lo tanto, emitir o absorber luz con determinadas longitudes de onda. Es por esto que la localización de las líneas espectrales es única para cada átomo. Lo más notable del hallazgo de Kirchhoff era que permitía la identificación de los elementos presentes en el Sol lo cual permitiría eventualmente conocer la composición química de los astros.

Así, si se observa el espectro de un objeto astronómico y se encuentran las líneas características de un elemento en particular, es posible decir inmediatamente que ese elemento está presente ya sea en la estrella o galaxia misma o, en algunos casos especiales, en el espacio entre la estrella y nuestro telescopio.

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