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Composición química de las estrellas

Portada usada por Pink Floyd en Dark Side of the Moon, representando el fenómeno de la creación de líneas espectrales.

Cómo podemos saber de qué están hechas las estrellas si no podemos viajar hacia ellas? Pues bien, el universo nos provee de interesantes y fascinantes formas para poder descubrirlo, y conocer entre otras cosas, la composición química de las estrellas.

Como ya debes saber, la astronomía es una ciencia de observación, todo lo que hace un astrónomo es mirar el universo utilizando instrumentos y lo que se observa es luz, pues bien, esa luz que después de viajar cientos o miles de años luz llega hasta nosotros, contiene toda la información que necesitamos para conocer la composición química de una estrella. Por lo tanto comenzaremos este artículo hablando un poco sobre la luz y su espectro.

 El espectro de la Luz

Definición de la longitud de onda.

Definición de la longitud de onda.

Como definición la luz es una onda electromagnética, no entraré en detalles ahora sobre qué significa eso, pero como onda posee lo que se llama longitud de onda, que es la distancia entre dos valles o dos crestas, como se muestra en la figura. Cada longitud de onda representa un color, de hecho el espectro electromagnético es muchísimo más amplio que lo percibido por nuestros ojos. Consideremos que la llamada luz visible va desde los 400 a los 700 nanómetros (nm). un manómetro es una fracción muy pequeña de una metro, un nanómetro equivale a 0,000000001 metros, es muy muy chica. Con esto en mente veamos una de las frases más erróneas de la historia de la filosofía, dicha por Auguste Comte en 1835 refiriéndose a las estrellas:

Podremos determinar sus formas, sus distancias, su tamaño, sus movimientos, pero nunca podremos saber acerca de su estructura química ni mineralógica.

 Historia de las líneas espectrales

Sin embargo, al poco tiempo de dicha esta frase, un óptico alemán, Joseph Fraunhofer, había utilizado un método para determinar la composición química de objetos a partir de su luz. La idea es simple, si uno pasa luz a través de un prisma, ésta se divide en los colores, y cada color posee una longitud de onda respectiva, generando lo que se conoce como espectro de la luz. Dependiendo de qué está produciendo la luz, o absorbiendo luz, se puede determinar qué elemento produce esa absorción. Por ejemplo, Fraunhofer puso una vela (emisor de luz) y delante de la vela puso sal, entonces, al pasar la luz a través de un prisma se dio cuenta que no se producía un “arcoiris” continuo, había una línea negra! Fraunhofer se dio cuenta que esa línea negra se debe a que la sal absorbe justo esta longitud de onda. Entonces Fraunhofer muy empecinado, comenzó a colocar diferentes elementos delante de la luz para conocer dónde se generan esas líneas negra, para cada elemento. Hoy las líneas negras se conocer como líneas de absorción. Ahora bien, qué sucede si a la vela le rociamos algunos granitos de sal? el óptico alemán también hizo aquello dándose cuenta que se producía una línea de color más intenso en el mismo lugar donde antes estaba la línea de absorción, y éstas se conocen como líneas de emisión.

 Composición química de una estrella

Es así cómo se ven los espectros de varias estrellas, con líneas de absorción y líneas de emisión. De esta forma se determina la composición química de una estrella

Es así cómo se ven los espectros de varias estrellas, con líneas de absorción y líneas de emisión. De esta forma se determina la composición química de una estrella

Después de todo lo anterior, qué crees que sucede si tomamos la luz del sol y la hacemos pasar por un prisma? Exacto! vemos líneas de absorción y de emisión, y si las comparamos con las líneas generadas en un laboratorio podemos conocer la composición química del Sol. De hecho Fraunhofer se dio cuenta de aquello, y cuando miró el sol vio las mismas líneas negras que producía la sal. Desde este momento en adelante se comenzaron a medir otras líneas en sol mediante la utilización de instrumentos de medición más sofisticados, llamados espectroscopios. Por lo tanto, cada elemento posee una identificación exacta en el espectro de la luz, algo así como una huella digital. Por lo tanto, midiendo elementos en laboratorio, y observando el espectro de las estrellas, una a una, podemos conocer de qué están hechas. Yo encuentro esto completamente fascinante, no te parece?

Espectroscopio

Ahora, esto nos lleva a un punto muy importante, por lo general la gente cree que un astrónomo está toda la noche mirando por un telescopio, y esto es completamente falso. Hoy se utilizan cámaras especiales llamadas CCDs, que son sensores similares a los que usa la cámara de tu celular, y toman fotografías. Sin embargo las fotos que toman no son directas, siempre pasan antes por un instrumento, y uno de los instrumentos más utilizados es un espectroscopio, y cada día son más sofisticados. En la práctica un espectroscopio no posee un prisma, sino que posee una red de difracción, similar a lo que es la parte de atrás de un CD (compact disc), esa que produce todos los colores. En efecto, tu mismo puedes construir un espectroscopio casero con un CD viejo, bueno, ahora todos los CDs son viejos. Aquí te dejo un enlace por si te animas a hacerlo y comenzar a ver el espectro de las ampolletas, linternas, la tele o el mismo sol, y por qué no, el espectro de las estrellas.

http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=92013010014

Bibliografía.

Carroll, B. y Ostile, D. “An introduction to Modern Astrophysics”. Addison-Wesley Publishing Company, Inc. USA, 1996.

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