La espectroscopía en la astronomía

Cuando la luz solar incide sobre las gotas de lluvia se genera en algunos casos el conocido arco iris. Un arco iris, es un fenómeno óptico y meteorológico que se presenta como un espectro de frecuencias de luz continuo en el cielo. Pero si no queremos esperar a un día lluvioso para observar un espectro, podemos utilizar un prisma para obtener uno. En óptica, un prisma es un objeto capaz de refractar, reflejar y descomponer la luz en los colores del arco iris, tal y como se muestra a la cabecera de este artículo.

El estudio científico de los objetos basado en el espectro de luz que emiten es conocido como espectroscopía. Una aplicación particularmente importante de éste estudio se da en la astronomía donde los espectroscopios son esenciales para analizar las propiedades de los objetos distantes.

Espectro del Sol

La espectroscopía astronómica utiliza la difracción de alta dispersión para observar espectros a muy altas resoluciones espectrales. El helio fue el primer elemento que se detectó en el análisis del espectro del Sol, incluso antes de ser descubierto en la Tierra.

Pero la detección de elementos químicos no es la única aplicación de la espectroscopía. La medida de las líneas espectrales puede ser utilizada como evaluador del corrimiento al rojo o corrimiento al azul de los objetos distantes que se mueven a altas velocidades, fenómeno que se conoce como efecto Doppler. Por ejemplo, un planeta, al orbitar en torno a su estrella central, ejerce también una fuerza gravitacional sobre ésta de manera que la estrella gira sobre el centro de masa común del sistema. Las oscilaciones de la estrella pueden detectarse mediante leves cambios en las líneas espectrales según la estrella se acerca a nosotros (corrimiento hacia el azul) o se aleja (corrimiento al rojo). Este método ha sido el más exitoso en la búsqueda de nuevos planetas, pero sólo es eficaz en los exoplanetas gigantes más cercanos a la estrella principal, por lo que sólo puede detectar una leve fracción de los planetas existentes.

Movimiento de las líneas espectrales de una estrella ante la presencia de un planeta.

En Cosmología, la espectroscopía también ayudó a Edwin Hubble a deducir la aceleración de la expansión del Universo, y a establecer su famosa Ley de Hubble: La ley de Hubble es una ley de cosmología física que establece que el corrimiento al rojo de una galaxia es proporcional a la distancia a la que se encuentra.

z es el valor del corrimiento al rojo

En la década de 1950 se encontraron algunas potentes fuentes de radio asociadas a objetos muy tenues que parecían ser muy azules. Se les llamó Fuentes de radio cuasi-estelares, o cuásares. Cuando se obtuvo el primer espectro de uno de estos objetos se encontró algo misterioso: líneas de absorción en longitudes de onda que no se esperaban. Pronto se entendió que lo que se estaba viendo era un espectro galáctico normal, pero muy corrido al rojo. De acuerdo con la Ley de Hubble, esto implicaba que el cuásar debía de ser muy distante, y por lo tanto muy luminoso. Actualmente se piensa que los cuásares son galaxias en formación, con una gran emisión energética alimentada por agujeros negros supermasivos.

Pero las aplicaciones de esta técnica también pueden utilizarse en estudios astrobiológicos. El espectro de los cometas consiste en un espectro solar reflejado por las nubes de polvo que lo rodean, es decir, lo que obtenemos son las líneas de emisión generadas cuando el viento solar choca contra los gases que rodean al cometa. El análisis de la composición de los cometas ha demostrado que estos cuerpos están formados a partir de materiales vírgenes provenientes de un Sistema Solar temprano, en el momento de su creación. Se sabe que existen muchos compuestos orgánicos en los cometas, y se ha sugerido que los impactos cometarios pueden haber proporcionado a la Tierra gran parte del agua que hoy contienen sus océanos, así como los compuestos necesarios para la creación de la vida. Se ha sugerido también que la vida puede haber sido traída a la Tierra por cometas procedentes del espacio interestelar (la teoría de la Panspermia). En el caso de los exoplanetas, gracias al análisis de su luz se puede detectar la presencia de los componentes básicos de la vida como el oxígeno y el agua. ¿Y si se llegara a detectar en estos espectros la firma de elementos que no se forman de manera natural? Desgraciadamente aún es muy difícil el estudio de los espectros de los exoplanetas, por lo que de momento sólo podemos especular.

La espectroscopía ha abierto un gran campo de estudio que llevará sin ninguna duda a una mejor comprensión del Cosmos.

Bibliografía:


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http://electromagnetismo2010a.wikispaces.com/file/view/Espectroscopia+Astronomica.pdf
http://astrofisicayfisica.blogspot.com/2009/12/espectroscopia-amateur.html