El secreto de los astrónomos: así saben de qué están hechos los planetas y estrellas

Si un planeta contiene carbono, hidrógeno y nitrógeno tiene los elementos básicos para que puedan albergar vida. | Fuente: Nasa

13 de Enero del 2019 11:45 AM · Actualizado el 14 de Enero del 2019 5:51 PM

Sin la luz que emiten las estrellas no seríamos nada, ella nos ha brindado el mayor conocimiento del universo, entonces por qué no aprovecharla. En RPP te explicamos cómo es que los científicos saben de qué estan compuestos los astros.

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El exoplaneta ‘HD 209458 b’ posee carbono, hidrógeno, oxígeno, sodio, metano, dióxido de carbono y vapor de agua, y está ubicado a más de 150 años luz de distancia de la Tierra en dirección a la constelación de Pegaso. ¿Cómo es posible que los astrónomos sepan qué elementos hay en un planeta o una estrella si nunca han estado ahí?

Es más, ningún artefacto hecho por el hombre ha llegado más allá del sistema solar para que pueda tomar muestras de la atmósfera de estos. El secreto está en la luz que emiten o reflejan estos cuerpos celestes. En RPP Noticias te explicamos al detalle cómo funciona este proceso.

De Newton a Pink Floyd

Retrocedamos hasta 1666, año en el que Isaac Newton dio el gran salto al descubrir que la luz se puede dividir. Con un prisma demostró que la luz blanca estaba formada a partir de diversos colores que iban desde el violeta hasta el rojo. De hecho, estás en lo correcto si la primera imagen que aparece en tu mente es el justo homenaje al reconocido científico, que le rindió la banda británica Pink Floyd en la portada de su disco “The Dark Side of the Moon”.

Esta banda de colores es solo una pequeña pieza del espectro electromagnético que es la distribución energética de las ondas electromagnéticas. En otras palabras, los colores son las interpretaciones del ojo humano a las longitudes de ondas que van desde los 750 nanómetros (para infrarrojo) hasta los 400 nanómetros (para el ultravioleta).

Para que te hagas una idea: imagina una onda (una línea que se mueve de arriba abajo continuamente) que gradualmente se va achicando. La onda puede ser muy grande como las ondas de radio (con longitudes de más de 10 metros), las cuales tienen baja energía y no son dañinas para el humano, o puede ser muy pequeña y cargada de mucha energía como los rayos Gamma (con longitudes inferiores a 10 picómetros). Estas últimas son sumamente peligrosas.

Con este sencillo experimento Isaac Newton iniciaba el estudio de la espectroscopía, la cual estudia la radiación de los cuerpos luminosos. Cada elemento de la tabla periódica tiene una huella dactilar en el espectro y es a partir de ellos que se puede conocer de qué están hechos los astros.

Así están ordenadas las ondas electromagnéticas. Fuente: Light and Matter: Reading Messages from the Cosmos

La huellas dactilares

RPP Noticias se comunicó con el físico nuclear Modesto Montoya, quien explica que este fenómeno se produce debido a que “los átomos tienen niveles de energía que son característicos de cada elemento”, es por ello, que la luz que emiten tiene diferentes niveles de coloración.

De hecho, la facultad de Física y Astronomía de la Georgia State University lo explica bien: “Cada tipo de átomo tiene un único conjunto de niveles de energía. (…) Cada tipo de átomo tiene una única huella dactilar espectral”.

De esta forma, “cada elemento tiene un código de barras y estos pueden ser visibles o invisibles al ojo humano. Los que no pueden ser vistos se miden con herramientas especializadas”, afirma Montoya.

En el siguiente gráfico te mostramos los espectros de luz que emiten el hidrógeno, sodio, helio, neón y mercurio.

Estas son las huellas que dejan el hidrógeno, sodio, helio, neón y mercurio al contacto con la luz. | Fuente: Espectros estelares La composición de las estrellas. Domínguez, Jorge et al.

Así funciona el truco

Antes de aventurarnos a ser astrónomos por un día, debemos de conocer que hay tres tipos de espectros: continuo, de absorción y de emisión.

El primero, el espectro continuo, es el que descubrió Newton por el siglo XVII, es decir, se da cuando un foco de luz incide directamente en un prisma o espectroscopio, la huella que veremos será como un arco iris. Por ejemplo: si analizamos la estrella Antares, a 619 años luz, nos mostrará un espectro con mayor corrido al rojo, debido a que es una gigante roja que está en sus últimos años de vida.

El espectro de líneas absorción aparece cuando un gas atraviesa un cuerpo brillante y deja huecos en la banda de colores. Por ejemplo, si quisiéramos saber de qué está compuesto Venus examinaríamos la luz que atraviesa su atmósfera y la cual nos dará diversos colores. Este método funciona mejor para gases en el espacio.

Y finalmente el espectro de líneas de emisión es el opuesto del anterior. Es la luz que emite un elemento cuando está en contacto con la luz. En el ejemplo anterior, es muy complicado analizar los elementos de Venus, porque si este se antepone al sol, vemos su sombra en mayor proporción. En cambio, si viéramos el brillo que tiene Venus cuando la luz del sol incide sobre él, veremos cómo reaccionan los diversos elementos a la energía solar.

Por ello, antes de que se analizara el exoplaneta ‘HD 209458 b’ se tuvo que analizar su estrella que orbita, la estrella HD 209458 que es muy similar al sol, es decir una estrella amarilla.

Pero la luz, no es 100% segura para conocer de qué están compuestos los planetas, tal como afirma Modesto Montoya. Ayuda en un buen porcentaje, pero “los colores que son vistos por el ser humano son un pequeño pedazo del espectro electromagnético”. Por ello, se utilizan otras herramientas para asegurar la composición de cada elemento. Secreto develado.