El Astrónomo Errante

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Espectroscopia amateur

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Espectros estelares

Tres han sido los grandes inventos que han revolucionado la Astronomía: el telescopio, la cámara fotográfica y el espectroscopio. Ahora los tres están a disposición del aficionado a precios asequibles, permitiendo la realización de estudios que antes estaban destinados a los observatorios profesionales.

La espectroscopia (o espectroscopía) es el conjunto de técnicas para obtener y estudiar los espectros. Una definición que incluye otra palabra a definir no suele ser de gran ayuda.

Definamos entonces espectro: fantasma de aspecto terrorífico. Perdón, esa es la definición que usa Iker Jiménez. La que a nosotros nos interesa es la acepción científica: función matemática que expresa la intensidad del flujo de radiación electromagnética producida por una fuente dependiente de la frecuencia.

Quizás esta definición sea demasiado formal. El caso es que conocemos esa función de forma matemática muy precisa para muchos tipos de fuentes, por lo que, obteniendo puntos de esa función, podemos saber que tipo de fuente estamos observando.

Una definición más llana de espectroscopia y utilizando un lenguaje más asequible sería el registro de la intensidad de la luz de una fuente en diferentes longitudes de onda o “colores” para estudiar sus propiedades físicas y químicas. Si lo aplicamos a la espectroscopia astronómica amateur podemos decir que somos capaces de obtener las propiedades físicas y químicas de un astro por medio de la descomposición de la luz en sus colores y la medición de la intensidad lumínica en cada uno de ellos.

Representación de espectros

Los espectros están compuestos de un continuo y unas rayas. El continuo es una emisión que varía suavemente, sin discontinuidades, que fundamentalmente se debe a la emisión térmica. Existen otras dos emisiones continuas (sincrotrón y Compton) que son de menor importancia para nuestros estudios.

Sobre el continuo se superponen las rayas o líneas espectrales que son transiciones energéticas discretas producidas por saltos de electrones entre órbitas en los átomos y moléculas. Existen otras líneas espectrales poco espaciadas que no pueden resolverse, por lo que forman bandas, producidas por la vibración y rotación de las moléculas.

Las líneas pueden ser de absorción o de emisión. Cuando detrás de la zona donde se producen las líneas existe otra región con continuo intenso, los fotones del continuo son absorbidos por los átomos o moléculas y se producen líneas de absorción. Por el contrario, cuando un átomo o molécula excitados vuelven a un estado de menor energía o de reposo se producen líneas de emisión.

Es de reseñar que cuando se produce una absorción, se produce igualmente una emisión posterior. La segunda no anula a la primera ya que los fotones emitidos pueden salir en cualquier dirección y sólo detectamos los que llegan a nuestro instrumento. Esto también nos indica que una línea de absorción no significa que no llegue absolutamente nada de luz en esa longitud de onda. Algunos fotones atravesarán sin ser absorbidos y otros emitidos lo harán hacia nosotros. Por ello, tanto las líneas de absorción como de emisión implican un aumento o disminución del continuo presente, tanto más grande cuanto mayor sea el efecto que las produce.

Los espectros nos proporcionan una rica e importantísima información. De forma directa obtenemos la temperatura de la fuente (por el continuo), la composición química (por las líneas espectrales) y la velocidad radial de la fuente (por el desplazamiento de las líneas espectrales debido al efecto Doppler) y de forma indirecta la distancia de las fuentes, las velocidades de rotación, los campos magnéticos,… De hecho, la función que mide la intensidad de la luz en cada longitud de onda para cada punto del espacio y el tiempo es toda la información que recibimos del Universo en forma de radiación electromagnética. Toda la astrofísica está basada en la espectroscopia. De ahí la revolución científica que originó el invento del espectroscopio.

Hace unos años, el registro y estudio de espectros no se podía realizar con medios de aficionado. Las cámaras CCD y la informática nos resuelven los problemas que hasta ahora existían y los aficionados podemos registrar y estudiar espectros con una resolución asombrosa.

Los espectrómetros no han evolucionado mucho pero su coste se ha reducido. Los más simples se pueden adquirir por algo más de 100€. De ahí en adelante los hay para todos los bolsillos. La diferencia entre ellos es la resolución alcanzable, es decir, la separación y definición de las líneas. Con los más caros (y complejos) se realizan estudios de alta precisión. Con los más baratos se realizan estudios muy didácticos e incluso algunos de gran utilidad científica.

A los aficionados se nos abre un campo de estudio impresionante. De forma rápida citaré algunos de los proyectos que podemos realizar:

  • Espectros solares. Son de baja resolución comparados con los profesionales pero son muy didácticos y nos ensañarán a usar el equipo. Son fáciles de realizar tapando el objetivo y realizando un agujero de pocos milímetros para dejar pasar muy poca luz. ¡Tened mucho cuidado para no achicharrar la CCD o nuestro ojo!
  • Estudio de filtros astronómicos. Sobre el agujero del  proyecto anterior podemos situar diferentes filtros astronómicos y ver sus propiedades.
  • Clasificación estelar. Es quizás el más difundido entre los principiantes ya que se realiza con los medios más simples (¡y baratos!). Realizar espectros de estrellas nos permite conocer su tipo espectral. Muy didáctico.
  • Estrellas de emisión Be y WR. Es una extensión del caso anterior en el que estudiamos estos tipos estelares peculiares.

Espectros Be y WR

  • Estrellas dobles espectroscópicas. Permite la detección y estudio de estrellas dobles no separables visualmente.
  • Estudio de atmósferas planetarias. Analizando sus espectros, podemos conocer la composición de las atmósferas planetarias.

Espectros planetarios

  • Distancia de galaxias y cuásares. Por el corrimiento al rojo de las líneas obtenemos la distancia.
  • Estudio de nebulosas de emisión, absorción y planetarias.
  • Composición de cometas, asteroides y meteoros.
  • Estudio de estrellas variables, novas y supernovas.
  • Estudio de  protuberancias solares y corona solar durante los eclipses totales.

La lista puede seguir extendiéndose y cada vez que leo algo sobre espectroscopia descubro uno nuevo. Los primeros son fácilmente realizables con una simple rejilla (el espectroscopio más sencillo) e incluso llegar a buenos resultado en los últimos. Con mejores medios, los estudios son casi innumerables.

He de advertir que estos estudios requieren ciertos conocimientos previos en otras disciplinas de la astronomía amateur, como el manejo avanzado de telescopios y monturas y el uso de cámaras web, DSLR o CCD, y de ciertos conocimientos informáticos, ya que los programas de tratamiento no son fáciles de usar. También se requieren unos conocimientos básicos de física. Todos ellos se pueden adquirir sin mucho esfuerzo pero hay que realizarlos paso a paso.

Espero haber despertado el gusanillo a algunos de los que lean este artículo como hace no mucho me ocurrió a mí.


 
Comentarios (5)
Buenísimo!
1 Sábado, 26 de Marzo de 2011 06:14
nestorddiaz
Hola!

Me encantó!

Muchas gracias!
espectroscopia amateur
2 Lunes, 20 de Enero de 2014 15:38
aquiles
Muy buen trabajo
claro y bien tratado para los primerisos como yo.
una consulta, que programa me aconsejas para analisis de espect.
y de donde lo bajo
Atte Aquiles
Software espectrometría
3 Domingo, 26 de Enero de 2014 12:17
mamallen
Tienes varias opciones: VSpec (gratiuta), RSpect, Isis,...
nebulosas oscuras
4 Domingo, 22 de Febrero de 2015 22:22
renzo
Nebulosas oscuras, Nunca habia escuchado esto, y menos visto una fotografía, donde encuentro un catalogo que pueda guiar mis observaciones?
Gracias por anticipado
Nebulosas oscuras
5 Lunes, 23 de Febrero de 2015 20:27
mamallen
Tienes más información en http://www.astroerrante.com/superior-contenidos/superior-articulos/principal-articulo-observacion/205-objetos-difusos-de-cielo-profundo-nebulosas-oscuras.html
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