Espectroscopía

Podemos conocer la naturaleza de los astros a partir de la luz que recibimos de ellos, esa radiación llamada radiación electromagnética la podemos estudiar en astrofísica y determinar la naturaleza y propiedades físicas de los astros.

Una de las técnicas que se utiliza es la espectroscopía.

prisma

La espectroscopía analiza la distribución de la radiación electromagnética emitida en función de la longitud de onda. A esa distribución se la denomina espectro. Para obtener el espectro utilizamos unos aparatos llamados espectrógrafos, que se utilizan para la realización de la descomposición de la luz, estos utilizan sistemas ópticos dispersores, tales como prismas o redes de difracción.

Sí representamos la radiación en función de la longitud de onda podemos ver varias características:

  1. a) Continuo espectral. Es el aspecto global del espectro.
  2. b) Discontinuidades. La variación del continuo espectral a lo largo de todo el espectro. A estas regiones se las denomina discontinuidades espectrales.
  3. c) Líneas espectrales. Son regiones pequeñas donde el continuo se interrumpe y vuelve a recuperarse. Si la línea representa una disminución de intensidad respecto al resto del continuo, se la llama línea de absorción. Y sí se ve un aumento se la llama línea de emisión.
  4. d) Bandas espectrales. Son iguales que las líneas, pero tienen mucha mayor anchura

graficasEl espectro, los colores oscuros son líneas de absorción, se puede observar esas bajadas de intensidad en el espectro (gráfico)..

Por tanto analizando el espectro podemos saber la composición química de los astros. En el caso de las estrellas tan solo podemos saber la composición de las capas externas, pues es la luz que nos llega tras atravesar la radiación todo el gas de las estrellas.

galaxiasAlgunos objetos astronómicos y sus espectros. (Galaxia lejana, galaxia cercana y estrella en cúmulo M33)

 Una aplicación del estudio del espectro fue el descubrimiento del  corrimiento al rojo o desplazamiento hacia el rojo (también llamado redshift, “z”). Este ocurre cuando la radiación electromagnética, emitida o reflejada por un objeto es desplazada hacia el rojo al final del espectro electromagnético.

espectros

Gráfico de JPL/Caltech/Planck

 Vídeo: La espectroscopía estelar, un nuevo campo para la colaboración Pro-Am, conferencia del Catedrático en Astrofísica, Juan Fabregat

El] corrimiento al rojo de las galaxias es la consecuencia de su alejamiento, el cual fue descubierto en los años 20 por el astrónomo norteamericano Edwin Hubble. El carácter no estacionario de todo el sistema de galaxias del Universo había sido demostrado teóricamente por A. Fridman, uno de los fundadores de la cosmología moderna.

Según la ley pronosticada por la teoría de Fridman y demostrada por Hubble en sus observaciones, las galaxias se alejan de nosotros a velocidades v proporcionales a las distancias d hasta ellas, conforme más alejadas están mayor es el valor de la velocidad, para las galaxias próximas se demuestra que:

v = H d

Donde H es el coeficiente de proporcionalidad (constante de Hubble) que se determina a partir de observaciones.

Esta ley es consistente con el principio cosmológico y muestra que no hay observadores privilegiados en el Universo. A causa del efecto Doppler, el alejamiento de las galaxias provoca el desplazamiento de sus lineas de emisión hacia el lado rojo del espectro. La dependencia del corrimiento al rojo z (desplazamiento de la frecuencia en el espectro electromagnético) de la velocidad de alejamiento v se expresa mediante la siguiente formula:

z = v/c     (c es la velocidad de la luz)

Sí en esa formula introducimos la ley de Hubble, obtenemos la formula básica que se utiliza para determinar las distancias hasta las galaxias y cúmulos estelares:  z = Hd / c

Como veis hay muchísimas aplicaciones del estudio del espectro que podríamos explicar pero que ya saturaría un poco al lector. Las estrellas están muy lejos pero su luz nos dice muchas cosas de ellas. Desde nuestro laboratorio en la Tierra podemos estudiarlas y saber los secretos del Universo.

Para saber más:

Clases de espectroscopía del profesor Juan Fabregat: http://mmedia.uv.es/index?way=visited&f=creator&w=fabregaj

El espectro electromagnético: http://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html

En vídeo (inglés): https://www.youtube.com/watch?v=lwfJPc-rSXw

Espectroscopía astronómica (pdf): https://electromagnetismo2010a.wikispaces.com/file/view/Espectroscopia+Astronomica.pdf

UNIVERSO Blog: https://www.josevicentediaz.com

 

 

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