¿Qué es un Espectro?
La luz carga energía electromagnética. La luz, que proviene de una fuente natural como un fuego, un relámpago o una estrella, contiene muchas energías diferentes mezcladas. Por ejemplo, la luz del Sol contiene muchas longitudes de onda o energías diferentes, correspondientes a los colores del arco iris: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, violeta, etc. Cuando la luz del Sol es dispersada por las gotas de una nube en un arco iris, o por un prisma en sus muchos colores, se ha creado un espectro. El Sol es una estrella típica, excepto que está mucho (280.000 veces) más cerca de nosotros que cualquier otra estrella. La luz de cualquier estrella puede distribuirse en un espectro y estudiarse. Normalmente, los astrónomos usan un prisma o una rejilla cerca del foco de un telescopio para dispersar la luz de las estrellas en un espectro. Un espectro se puede mostrar como un gráfico del brillo (el flujo de energía) de la estrella frente a la frecuencia o (más comúnmente) la longitud de onda. El espectro de una estrella azul tiene un flujo de energía más fuerte en el extremo azul, o de longitud de onda corta, del espectro visible, normalmente en el lado izquierdo de una gráfica visual. Una estrella roja tendrá más flujo en el lado rojo o de mayor longitud de onda, normalmente en el lado derecho de una gráfica visual. Una estrella como el Sol está en el medio, por lo que su espectro será relativamente plano en flujo versus longitud de onda. Un video que reproduce el espectro de una estrella similar al Sol está disponible a continuación.
En este proyecto, ponemos a disposición espectros de diferentes tipos de estrellas en formato de video utilizando sonoUno, donde el espectro estelar se escanea desde la parte de longitud de onda corta (mayor energía, más azul) de un espectro hacia la parte de longitud de onda más larga (menor energía, más roja). Una línea vertical roja se mueve suavemente a lo largo del espectro para ilustrar visiblemente la parte del espectro que se está reproduciendo. Se utiliza un tono más alto para indicar una mayor intensidad de flujo o brillo en cada longitud de onda.
El espectro de una estrella nos da más detalles sobre su distribución general de energía. En otras palabras, ¿en qué longitudes de onda, frecuencias o colores brilla la estrella y dónde se atenúa? Si un espectro es de baja resolución, no se dispersa mucho y solo podemos aprender sobre su distribución de energía general. Un espectro de mayor resolución también comenzará a revelar las líneas espectrales especiales que son huellas de diferentes especies de átomos o moléculas conocidas. Por ejemplo, el elemento atómico más simple y común, el hidrógeno (compuesto por un electrón y un protón), produce líneas espectrales en la región óptica del espectro electromagnético en longitudes de onda muy específicas de 4102, 4340, 4861 y 6563 Angstroms. Cuando los astrónomos ven esas líneas, saben que las capas exteriores de la estrella son ricas en hidrógeno. En la mayoría de las estrellas normales como el Sol, se ven líneas de hidrógeno en absorción. Eso significa que el espectro tiene líneas nítidas de menor flujo en esas longitudes de onda específicas, donde los átomos de hidrógeno en la atmósfera exterior de la estrella han absorbido la luz proveniente de capas más calientes y profundas. Otros átomos o moléculas forman líneas de absorción en diferentes longitudes de onda, lo que ayuda a los astrónomos a comprender lo que llaman las "abundancias elementales" de cada estrella. A veces, estas líneas nítidas parecen ser más brillantes que el espectro circundante y se denominan líneas de emisión, que provienen del gas difuso caliente alrededor de la estrella.
El espectro de una estrella también es útil para medir la velocidad de la estrella a lo largo de nuestra línea de visión. El tono, también llamado frecuencia, ó sonido de un automóvil suena más alto cuando se acerca a nosotros, y luego se vuelve más bajo cuando pasa junto a nosotros y se aleja. El cambio de frecuencia causado por cambios en la velocidad relativa entre dos objetos se conoce como efecto Doppler. La frecuencia de la luz que nos llega desde una estrella también está sujeta al efecto Doppler. Por lo tanto, podemos usar un espectro de la estrella para medir su velocidad con respecto a nosotros.
El espectro de cualquier objeto celeste (una estrella, un cuásar, una supernova, etc.) nos puede dar al menos tres tipos importantes de información: (1) el color de banda ancha del objeto (2) los elementos atómicos y moleculares en la atmósfera exterior del objeto y (3) la velocidad del objeto relativa a los observadores aquí en la Tierra.