¿Cómo usan la luz los astrónomos?

Cuando los observadores de estrellas salen a la noche a mirar el cielo, ven la luz de estrellas, planetas y galaxias distantes. La luz es crucial para el descubrimiento astronómico. Ya sea de estrellas u otros objetos brillantes, la luz es algo que los astrónomos usan todo el tiempo. Los ojos humanos "ven" (técnicamente, "detectan") la luz visible. Esa es una parte de un espectro de luz más grande llamado espectro electromagnético (o EMS), y el espectro extendido es lo que usan los astrónomos para explorar el cosmos.

El EMS comprende la gama completa de longitudes de onda y frecuencias de luz que existe: ondas de radio, microondas, infrarrojo, visual (óptico), rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma. La parte que los humanos ven es una astilla muy pequeña del amplio espectro de luz que emiten (irradian y reflejan) los objetos en el espacio y en nuestro planeta. Por ejemplo, la luz del Luna En realidad, es la luz del Sol que se refleja en él. Los cuerpos humanos también emiten (irradian) infrarrojo (a veces denominado radiación de calor). Si la gente pudiera ver en el infrarrojo, las cosas se verían muy diferentes. También se emiten y reflejan otras longitudes de onda y frecuencias, como los rayos X. Los rayos X pueden atravesar objetos para iluminar los huesos. La luz ultravioleta, que también es invisible para los humanos, es bastante enérgica y es responsable de la piel quemada por el sol.

Los astrónomos miden muchas propiedades de la luz, como la luminosidad (brillo), la intensidad, su frecuencia o longitud de onda y la polarización. Cada longitud de onda y frecuencia de luz permite a los astrónomos estudiar objetos en el universo de diferentes maneras. La velocidad de la luz (que es 299,729,458 metros por segundo) también es una herramienta importante para determinar la distancia. Por ejemplo, el Sol y Júpiter (y muchos otros objetos en el universo) son emisores naturales de frecuencias de radio. Los radioastrónomos observan esas emisiones y aprenden sobre las temperaturas, velocidades, presiones y campos magnéticos de los objetos. Un campo de la radioastronomía se centra en buscando la vida en otros mundos encontrando cualquier señal que puedan enviar. Eso se llama la búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI).

Los investigadores de astronomía a menudo están interesados ​​en la luminosidad de un objeto, que es la medida de cuánta energía emite en forma de radiación electromagnética. Eso les dice algo sobre la actividad dentro y alrededor del objeto.

Además, la luz se puede "dispersar" de la superficie de un objeto. La luz dispersa tiene propiedades que le dicen a los científicos planetarios qué materiales componen esa superficie. Por ejemplo, podrían ver la luz dispersa que revela la presencia de minerales en las rocas de la superficie marciana, en la corteza de un asteroide o en la Tierra.

La luz infrarroja es emitida por objetos cálidos tales como protostars (estrellas a punto de nacer), planetas, lunas y objetos enanos marrones. Cuando los astrónomos apuntan un detector infrarrojo a una nube de gas y polvo, por ejemplo, la luz infrarroja de los objetos protostelares dentro de la nube puede atravesar el gas y el polvo. Eso les da a los astrónomos una mirada al interior de la guardería estelar. La astronomía infrarroja descubre estrellas jóvenes y busca mundos que no sean visibles en longitudes de onda ópticas, incluyendo asteroides en nuestro propio sistema solar. Incluso les da un vistazo a lugares como el centro de nuestra galaxia, escondidos detrás de una espesa nube de gas y polvo.

La luz óptica (visible) es la forma en que los humanos ven el universo; vemos estrellas, planetas, cometas, nebulosas y galaxias, pero solo en ese estrecho rango de longitudes de onda que nuestros ojos pueden detectar. Es la luz que evolucionamos para "ver" con nuestros ojos.

Curiosamente, algunas criaturas en la Tierra también pueden ver el infrarrojo y el ultravioleta, y otras pueden sentir (pero no ver) campos magnéticos y sonidos que no podemos sentir directamente. Todos estamos familiarizados con los perros que pueden escuchar sonidos que los humanos no pueden escuchar.

La luz ultravioleta es emitida por procesos y objetos energéticos en el universo. Un objeto tiene que tener una temperatura determinada para emitir esta forma de luz. La temperatura está relacionada con eventos de alta energía, por lo que buscamos emisiones de rayos X de tales objetos y eventos como estrellas recién formadas, que son bastante enérgicas. Su luz ultravioleta puede desgarrar moléculas de gas (en un proceso llamado fotodisociación), por lo que a menudo vemos a las estrellas recién nacidas "carcomiendo" en sus nubes de nacimiento.

Los rayos X son emitidos incluso por MÁS procesos y objetos energéticos, como chorros de material sobrecalentado alejándose de los agujeros negros. Las explosiones de supernova también emiten rayos X. Nuestro Sol emite tremendas corrientes de rayos X cada vez que emite una llamarada solar.

Los rayos gamma son emitidos por los objetos y eventos más enérgicos del universo. Cuásares y explosiones de hipernova son dos buenos ejemplos de emisores de rayos gamma, junto con el famoso "explosiones de rayos gamma".

Los astrónomos tienen diferentes tipos de detectores para estudiar cada una de estas formas de luz. Los mejores están en órbita alrededor de nuestro planeta, lejos de la atmósfera (lo que afecta la luz a medida que pasa). Hay algunos muy buenos observatorios ópticos e infrarrojos en la Tierra (llamados observatorios terrestres), y están ubicados a gran altitud para evitar la mayoría de los efectos atmosféricos. Los detectores "ven" la luz que entra. La luz podría enviarse a un espectrógrafo, que es un instrumento muy sensible que rompe la luz entrante en sus longitudes de onda componentes. Produce "espectros", gráficos que los astrónomos usan para comprender las propiedades químicas del objeto. Por ejemplo, un espectro del Sol muestra líneas negras en varios lugares; esas líneas indican los elementos químicos que existen en el sol.

La luz se usa no solo en astronomía pero en una amplia gama de ciencias, incluida la profesión médica, para descubrimiento y diagnóstico, química, geología, física e ingeniería. Es realmente una de las herramientas más importantes que los científicos tienen en su arsenal de formas de estudiar el cosmos.