Espectroscopía astronómica
La espectroscopia astronómica es el estudio de la astronomía utilizando las técnicas de la espectroscopia para medir el espectro de radiación electromagnética , incluida la luz visible , ultravioleta , rayos X , infrarrojos y ondas de radio que irradian las estrellas y otros objetos celestes. Un espectro estelar puede revelar muchas propiedades de las estrellas, como su composición química, temperatura, densidad, masa, distancia y luminosidad. La espectroscopia puede mostrar la velocidad de movimiento hacia o desde el observador midiendo laDesplazamiento Doppler . La espectroscopia también se utiliza para estudiar las propiedades físicas de muchos otros tipos de objetos celestes, como planetas , nebulosas , galaxias y núcleos galácticos activos .
La espectroscopia astronómica se utiliza para medir tres bandas principales de radiación en el espectro electromagnético: luz visible , ondas de radio y rayos X. Si bien toda la espectroscopia mira bandas específicas del espectro, se requieren diferentes métodos para adquirir la señal dependiendo de la frecuencia. El ozono (O 3 ) y el oxígeno molecular (O 2 ) absorben luz con longitudes de onda inferiores a 300 nm, lo que significa que la espectroscopia de rayos X y ultravioleta requiere el uso de un telescopio satelital o detectores montados en cohetes . [1] : 27 Las señales de radio tienen longitudes de onda mucho más largas que las señales ópticas y requieren el uso deantenas o antenas parabólicas . La luz infrarroja es absorbida por el agua atmosférica y el dióxido de carbono, por lo que si bien el equipo es similar al que se usa en la espectroscopia óptica, se requieren satélites para registrar gran parte del espectro infrarrojo. [2]
Los físicos han estado observando el espectro solar desde que Isaac Newton usó por primera vez un prisma simple para observar las propiedades refractivas de la luz. [3] A principios del siglo XIX , Joseph von Fraunhofer utilizó sus habilidades como vidriero para crear prismas muy puros, lo que le permitió observar 574 líneas oscuras en un espectro aparentemente continuo. [4] Poco después de esto, combinó telescopio y prisma para observar el espectro de Venus , la Luna , Marte y varias estrellas como Betelgeuse ; su empresa continuó fabricando y vendiendo telescopios refractores de alta calidad basados en sus diseños originales hasta su cierre en 1884. [5]: 28–29
La resolución de un prisma está limitada por su tamaño; un prisma más grande proporcionará un espectro más detallado, pero el aumento de masa lo hace inadecuado para trabajos muy detallados. [6] Este problema se resolvió a principios de la década de 1900 con el desarrollo de rejillas de reflexión de alta calidad por JS Plaskett en el Observatorio Dominion en Ottawa, Canadá. [5] : 11 La luz que golpea un espejo se reflejará en el mismo ángulo, sin embargo, una pequeña parte de la luz se refractará en un ángulo diferente; esto depende de los índices de refracción de los materiales y la longitud de onda de la luz. [7] Creando una rejilla "flameada"que utiliza una gran cantidad de espejos paralelos, la pequeña porción de luz se puede enfocar y visualizar. Estos nuevos espectroscopios eran más detallados que un prisma, requerían menos luz y podían enfocarse en una región específica del espectro inclinando la rejilla. [6]
La limitación de una rejilla resplandeciente es el ancho de los espejos, que solo se puede rectificar una cantidad finita antes de que se pierda el enfoque; el máximo es de alrededor de 1000 líneas / mm. Para superar esta limitación, se desarrollaron rejillas holográficas. Las rejillas holográficas de fase volumétrica utilizan una fina película de gelatina dicromatada sobre una superficie de vidrio, que posteriormente se expone a un patrón de ondas creado por un interferómetro . Este patrón de onda establece un patrón de reflexión similar a las rejillas flameadas pero utilizando difracción de Bragg, un proceso en el que el ángulo de reflexión depende de la disposición de los átomos en la gelatina. Las rejillas holográficas pueden tener hasta 6000 líneas / mm y pueden ser hasta dos veces más eficientes en la recolección de luz que las rejillas resplandecientes. Debido a que están selladas entre dos hojas de vidrio, las rejillas holográficas son muy versátiles y pueden durar décadas antes de necesitar reemplazo. [8]
