Cómo los telescopios detectan y miden la luz
¿Qué es un detector?
¿Para qué se usan tus ojos? Para ver cosas. Más técnicamente, para detectar cosas. Para detectar un león a punto de devorarte, para detectar un hongo de aspecto dudoso que podría matarte, y muchas otras cosas.
Un detector es algo que mide la luz después de que se ha enfocado; en el caso de nuestra lección, ¡enfocado con un telescopio! Si bien el ojo humano es un detector cualitativo, hay muchas otras formas de medir la luz.
Estos caminos, que son más sensibles y objetivos que nuestros ojos, los describiremos aquí.
Fotografía y CCD
Una forma de registrar las cosas que ven los astrónomos en un telescopio es la misma forma en que grabarías algo que ves con tus ojos para la posteridad: utilizas la fotografía. Un telescopio se puede utilizar como una cámara. Su objetivo (la lente principal o espejo) es como la lente de una cámara. Por lo tanto, se puede quitar el ocular de un telescopio y se puede colocar una placa fotográfica o película en el plano focal del telescopio, como se colocaría en el plano focal de la lente de la cámara.
Ahora, aunque puede tomar una foto muy rápido aquí y allá con su cámara mientras se divierte con amigos, los astrónomos generalmente usan exposiciones muy largas. Esto se debe a que se necesitan largos tiempos de exposición para obtener buenas imágenes de los objetos celestes que son demasiado débiles para que sus ojos los vean.
Aun así, la fotografía no es una forma muy sensible o eficiente de grabar imágenes en comparación con el uso de CCD o dispositivos acoplados de carga. Probablemente hayas oído hablar de estos tipos que se utilizan en cámaras de video de gama alta. Un CCD es un dispositivo que puede estar compuesto por un millón o más de detectores fotosensibles confinados en un área muy pequeña, del tamaño de un sello postal. Este conjunto de detectores se dispone en un patrón similar a un mini tablero de ajedrez en el que cada pieza del patrón en el CCD se conoce como un píxel. La naturaleza sensible de un CCD les da a los astrónomos la capacidad de producir imágenes de objetos celestes débiles mucho mejores que la fotografía.
Fotometría y espectroscopia
La fotografía no debe confundirse con la fotometría. La fotometría utiliza instrumentos llamados fotómetros y se refiere a la medición del brillo de los objetos celestes como planetas, galaxias, estrellas, nebulosas, etc. Mientras que los astrónomos antiguos usaban sus ojos para medir subjetivamente el brillo aparente de estos objetos, un fotómetro lo hace con mucha más precisión mediante la luz que incide en el fotómetro y produce una corriente eléctrica medible como resultado.
Otra forma poderosa en que se puede usar la luz gracias a un telescopio para medir y analizar objetos celestes se conoce como espectroscopia . La espectroscopia es el estudio de patrones de líneas espectrales emitidas por sustancias químicas. En espectroscopía, la luz que ingresa al telescopio se dispersa luego de acuerdo con la longitud de onda para crear un espectro , una disposición de radiación electromagnética (que incluye luz visible) colocada en orden de longitud de onda.
Gracias a la espectroscopia, se pueden medir líneas espectrales, llamadas líneas de emisión y absorción, de elementos químicos y moléculas. Estas líneas son únicas en sus patrones para un elemento químico o molécula específicos. Esencialmente, son como un patrón único de líneas en un código de barras para un producto específico en una tienda. En espectroscopia, son un patrón único de líneas para una sustancia química en un cuerpo celeste lejano, como una galaxia o un quásar.
La espectroscopia usa un instrumento llamado espectrógrafo , un dispositivo que se usa para medir los espectros de los objetos celestes. Dicho espectrógrafo tiene una hendidura en el plano focal del telescopio. Esto es importante porque la rendija restringe la luz que ingresa al espectrógrafo a un área muy pequeña del cielo. Si no tuvieras la rendija, tendrías demasiada interferencia proveniente de otros espectros que no podrían importarle menos en el cielo nocturno.
Imagínese de pie en una habitación con varias lámparas frente a usted que emiten luz. Si realmente quisiera enfocarse en uno, podría cubrirse los ojos con las manos y abrir apenas un espacio entre dos dedos para enfocar la luz de una sola lámpara. Para eso está la hendidura.
Después de pasar a través de la rendija, la luz se dispersa mediante algo como un prisma o rejilla y se vuelve a enfocar en un CCD para producir un espectro que se puede registrar y analizar.
Resumen de la lección
Los CCD , o dispositivos de carga acoplada, utilizados en un espectrógrafo contienen muchos pequeños detectores. Un detector es algo que mide la luz después de que se ha enfocado, y el espectrógrafo es un dispositivo que se usa para medir los espectros de los objetos celestes.
El espectro medido por un espectrógrafo es una disposición de radiación electromagnética (que incluye luz visible) colocada en orden de longitud de onda. Este espectro puede tener líneas, líneas espectrales, que delatan la composición química del objeto. El estudio de patrones de líneas espectrales emitidas por sustancias químicas se conoce como espectroscopia .
Y aunque la espectroscopia es una forma de detectar y medir la luz, hay otras cosas que los astrónomos pueden hacer. Pueden confiar en la fotometría. La fotometría , que utiliza instrumentos llamados fotómetros, es la medida del brillo de los objetos celestes como las estrellas. Y pueden utilizar la fotografía, con tiempos de exposición prolongados, para detectar objetos tan débiles que nuestros ojos no pueden verlos.
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya terminado con esta lección, tendrá la capacidad de:
- Definir CCD y detector
- Describir el uso de espectrógrafos.
- Recuerde qué es el espectro y cómo se usa
- Explicar formas distintas de la espectroscopia que los astrónomos pueden detectar y medir la luz.
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