Diferencias relativas en espectroscopia de estrellas
¿Qué sabemos realmente sobre el espacio?
Todo lo que sabemos sobre el espacio fuera de nuestro propio sistema solar se basa en la observación de la energía de ondas electromagnéticas recibida de numerosos objetos en el espacio. El espectro electromagnético son todas las longitudes de onda que pueden viajar a través del espacio, desde la radiación gamma, los rayos X, hasta la radiación de onda larga. Las longitudes de onda que se pueden ver con el ojo humano se denominan luz visible . Muchos objetos, como nuestra luna, solo reflejan la luz de otros objetos, pero hay muchos objetos en el espacio que emiten su propia energía electromagnética. Las longitudes de onda de la energía electromagnética se pueden medir con un equipo especial.
Objetos espaciales
Muchos de los objetos que emiten energía electromagnética en el espacio son estrellas o cúmulos de estrellas conocidos como galaxias . También hay algunos objetos interesantes conocidos como quásares u objetos cuasi estelares. Algunos quásares se comportan de una manera muy peculiar, similar al flash de una cámara o una luz estroboscópica. Un día, un cuásar puede ser la cosa más brillante en el cielo nocturno en una parte particular del espectro, y al día siguiente, puede ser virtualmente indistinguible de la radiación de fondo que lo rodea. La energía que emiten los cuásares nos hace reevaluar gran parte de lo que creemos saber sobre el espacio.
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Energía de las estrellas
Un cuanto es una cantidad finita de energía que un átomo puede ganar o perder. Los diferentes elementos ganan y pierden diferentes cuantos de energía a nivel atómico, formando un patrón único para el elemento. Cada elemento tiene un patrón de energía único que puede absorber o emitir. Esto se puede comparar con una huella dactilar en humanos. Cada elemento tiene un patrón de energía único que se puede ganar o perder. La energía puede ser de casi cualquier tipo, pero el único tipo de energía que puede viajar a través del espacio es la luz. Los cuantos de energía electromagnética se conocen como fotones .
Un espectro de líneas es un patrón específico de energía emitido por fotones emitidos por elementos específicos, lo que resulta en líneas en un análisis espectral que forman un cierto patrón de longitudes de onda. Un espectro de absorción de líneas es un patrón específico resultante de que los fotones sean absorbidos por elementos entre la fuente de luz y el observador, que se muestran como sombras donde faltan líneas de color en un análisis espectral.
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Nuestra atmósfera crea problemas al intentar ver objetos en el espacio. Los elementos de nuestra atmósfera pueden absorber algunas de las longitudes de onda en el espectro de absorción de líneas para ciertos elementos, lo que hace imposible detectar ciertas líneas a través de nuestra atmósfera. Para evitar estas dificultades de observación, la NASA lanzó el Telescopio Espacial Hubble (HST), que permite una vista de nuestro universo que no está obstruida por nuestra atmósfera.
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Ley de Hubble
Cuando los objetos se mueven en relación con la Tierra, donde estamos haciendo nuestras observaciones, las líneas espectrales se pueden desplazar hacia la izquierda o hacia la derecha en nuestro equipo de análisis espectral. Un cambio hacia el extremo rojo del espectro visible se llama un desplazamiento hacia el rojo , y un cambio hacia el extremo azul del espectro visible se llama un desplazamiento al azul . El telescopio espacial Hubble permitió el descubrimiento de una relación en las galaxias, conocida como ley de Hubble , que establece que el desplazamiento hacia el rojo de las galaxias es directamente proporcional a la distancia de esas galaxias. En otras palabras, cuanto más lejos está la galaxia, más desplazamiento al rojo se observa en las líneas espectrales que se observan desde ella.
Algunos astrónomos han intentado aplicar la ley de Hubble a otros objetos del universo, pero la investigación actual sobre los cuásares y las galaxias circundantes parece sugerir que la ley de Hubble debería limitarse solo a las galaxias. Muchos de estos quásares tienen un gran desplazamiento hacia el rojo de sus líneas espectrales, pero se encuentran dentro de galaxias que se cree que están muy cerca según su desplazamiento al rojo. Si dos objetos están a la misma distancia y muestran grandes diferencias en la magnitud de su desplazamiento hacia el rojo, parece que la ley de Hubble no se puede aplicar a otros objetos que no sean galaxias, después de todo.
El Telescopio Espacial Hubble también está equipado con un Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS), que puede analizar el espectro de absorción de líneas y adivinar bastante bien la composición y la distancia de las nubes de gas interestelar.
Practique la aplicación de la ley de Hubble
Practiquemos la aplicación de la ley de Hubble. Imagina que mides el desplazamiento hacia el rojo de dos galaxias diferentes. Si el desplazamiento hacia el rojo de la galaxia n. ° 1 es mayor que el desplazamiento hacia el rojo de la galaxia n. ° 2, ¿qué galaxia está más lejos según la ley de Hubble?
Si dijo galaxia # 1, ha interpretado y comprendido correctamente la ley de Hubble.
Resumen de la lección
Las estrellas, galaxias y quásares son fascinantes y misteriosos. En nuestra búsqueda por comprender el sistema solar, debemos probar y modificar constantemente nuestras creencias a la luz de nuevas pruebas y nuevos descubrimientos. Es posible que la ley de Hubble tenga que ser reevaluada a la luz de la nueva comprensión generada por nuestro descubrimiento de los cuásares y el estudio de su corrimiento al rojo. El análisis de los datos del espectro de líneas para el desplazamiento al rojo y al azul puede ayudar a arrojar algo de luz sobre los descubrimientos recientes. Los fotones de energía electromagnética de estrellas distantes continúan dándonos pistas sobre lo que constituye nuestro universo y qué tan lejos están las cosas.
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