Espectroscopía Infrarroja en Astronomía
Espectroscopía Infrarroja en Astronomía
Qué es la Espectroscopía
La espectroscopía es una herramienta muy importante en Astronomía y consiste en el estudio detallado de la luz. La luz es energía que se mueve a través del espacio y puede ser considerada como una onda o como una partícula. Si pensamos en ella como una onda, a la distancia entre sus picos se le llama longitud de onda. La luz, en general, está constituida por muchos tipos de longitudes de onda diferentes. Por ejemplo, la longitud de onda de la luz visible es aproximadamente 1/10 de un micrómetro - diez mil longitudes de onda serían necesarias para obtener la anchura de una moneda.
Los espectrómetros son instrumentos que dispersan la luz, de forma que el ángulo de dispersión depende de la longitud de onda, creando lo que se denomina un espectro. Los astrónomos estudian las lineas de emisión y/o absorpción que aparecen en estos espectros, y que vienen a ser las "huellas digitales" de los átomos y las moléculas. Una linea de emisión tiene lugar 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 linea de absorción tiene lugar cuando el electrón pasa de un nivel de energía inferior a uno superior, proceso en el que electrón abosorve 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 ésto que la localización de las lineas espectrales es única para cada átomo.
Los astrónomos puede aprender muchas cosas sobre los cuerpos celestes mediante el estudio de sus espectros, como su composición, su temperatura, su densidad y su movimiento (velocidad de desplazamiento y velocidad de rotación).
Hay tres tipos de espectros que un objeto puede emitir: continuo, de emisión y de absorción. Los ejemplos presentados más abajo de estos tres tipos corresponden a la luz visible, pero el mismo concepto se aplica en cualquier región del espectro electromagnético.
Espectro Continuo
El espectro continuo, también llamado térmico o de cuerpo
negro, es emitido por cualquier objeto que irradie calor (es decir, que
tenga una temperatura distinta de cero absoluto = -273 grados Celsius).
Cuando su luz es dispersada aparece una banda continua con
algo de radiación a todas las longitudes de onda.
Por ejemplo, cuando la luz del sol pasa através de un prisma, su
luz se dispersa en los siete colores del arcoiris (donde cada color es una
longitud de onda diferente).
Espectro de Absorción
Si mira con cuidado el espectro del Sol (nunca mire al Sol directamente!),
podrá ver unas lineas
oscuras. Estas lineas están producidas porque la atmósfera
solar absorbe luz a ciertas longitudes de onda, lo
que hace que su intensidad disminuya con respecto al resto de las
longitudes de onda y por éso las lineas aparecen
oscuras. Como la distribución de las lineas espectrales es
características de cada átomo o molécula,
el estudio del
espectro de absorción nos puede indicar de qué
elementos está
compuesta la atmósfera del Sol. Normalmente las lineas de absorción tienen lugar cuando la luz de un objeto caliente atraviesa una región más fría. Espectros de absorción se ven
en estrellas, planetas con atmósferas y galaxias.
El espectro de absorción del hidrógeno - puede ver
estas lineas en el espectro solar de arriba? Pista: el hidrógeno
es el elemento más abundante en el Sol - mire las lineas más
oscuras.
Espectro de Emisión
El espectro de emisión tiene lugar cuando los átomos y las
moléculas en un gas caliente emiten luz a determinadas
longitudes de onda, produciendo por lo tanto lineas brillantes. Al igual
que el caso del espectro de absorción, la distribución de
estas lineas es única para cada elemento. Espectros de emisión
pueden verse en cometas, nebulosas y ciertos tipos de estrellas.
Para aprender más sobre espectroscopía, espectros de
emisión, de absorción y continuo, y sobre cómo los
átomos y las moléculas producen lineas espectrales, visite
las siguientes páginas en Inglés.
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En la práctica los astrónomos nunca estudian los espectros
de la manera en que se presentan en las imágenes de arriba.
Lo que estudian son gráficas en que se representan la
intensidad, la señal o el flujo frente a la longitud de onda.
Estas gráficas muestran cuánta luz está presente o ausente
en cada longitud de onda. Un pico en la gráfica indica la
posición de una linea de emisión y un valle indica
la posición de una linea de absorción. Y como hemos indicado
arriba, la localización
y la distribución de estas lineas es única para cada
elemento.
La forma del espectro continuo (comumnmente conocido como "el continuo") depende de la temperatura y del movimiento del gas. En esta gráfica el continuo es una linea recta - pero en general es una linea curva. En muchas ocasiones, las gráficas tendrán la longitud de onda o la frecuencia representada en escala logarítmica. |
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