Espectroscopia

¿Que es la espectroscopia?

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).

 
Un espectro continuo en luz visible

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.

Imagen detallada del espectro visible del Sol

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.

 
El espectro de emisión del hidrógeno