CERCANO, MEDIANO Y LEJANO INFRARROJO
CERCANO, MEDIANO Y LEJANO INFRARROJO
El infrarrojo está dividido en trés regiones espectrales: cercano, mediano y lejano infrarrojo. Las fronteras entre uno y otros son algo arbitrarias, pero están determinadas principalmente por el tipo de tecnología que emplean los detectores.
Las observaciones en el cercano infrarrojo vienen siendo realizadas desde telescopios terrestres desde los años 60. Por debajo de 1 micrómetro, se realizan de forma similar a las observaciones ópticas, pero por encima de esa longitud de onda es necesario la utilización de detectores infrarrojos especiales. Las observaciones infrarrojas en el mediano y lejano infrarrojo pueden realizarse únicamente desde observatorios que se situan por encima de la atmósfera. Estas observaciones requieren además la utilizaciones de detectores que tienen que ser enfriados porque contienen cristales como el germanio, cuya resistencia eléctrica es muy sensible al calor.
Cualquier objeto que tenga una temperatura distinta de cero absoluto (=-273 grados Celsius), como es el caso de todos los objetos celestes, emite radiación infrarroja. La longitud de onda a la cual el objeto irradia más intensamente depende de su temperatura. En general, a medida que la temperatura del objeto es más baja, su emisión se intensifica a longitudes de onda cada vez más largas. Es por ello que dependiendo de la temperatura del objeto unas longitudes de onda son más adecuadas que otras para llevar a cabo su estudio.
A medida que nos movemos del cercano infrarrojo, al mediano y al
lejano infrarrojo, algunos objetos celestes comienzan a aparecer, mientras
otros desaparecen de nuestra vista. Por ejemplo, en la imagen de
arriba se puede ver como aumenta el número de estrellas
cuando vamos del visible al cercano infrarrojo. En el
cercano infrarrojo, el polvo se hace transparente, permitiéndonos
ver regiones que en la luz visible se encontraban ocultas por el polvo.
En el mediano infrarrojo, sin embargo, el polvo brilla. La tabla de
abajo muestra qué podemos ver en las diferentes regiones
espectrales del infrarrojo.
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(micras) |
(grados Kelvin) |
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Gigantes rojas El polvo es transparente |
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Polvo calentado por luz estelar Discos protoplanetarios |
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Regiones centrales de galaxias Nubes moleculares muy frías |
Entre 0.7 y 1.1 micrómetros podemos usar los mismos métodos que en las observaciones ópticas. La luz infrarroja que observamos en esta región no es térmica (no está producida por la radiación de calor). Muchos astrónomos no consideran que este rango sea parte de la astronomía infrarroja. Más allá de 1.1 micrómetros, la emisión infrarroja es principalmente calor o radiación térmica.
A medida que nos alejamos de la luz visible hacia logintudes de onda más grandes, entramos en la región infrarroja del espectro: las estrellas azules calientes, presentes claramente en las imágenes en luz visible, van desapareciendo, mientras que las estrellas más frías comienzan a ser detectadas. Las gigantes rojas más masivas y las enanas rojas de baja masa dominana el cercano infrarrojo. El cercano infrarrojo es la región donde el polvo interestelar es más tranparente a la luz infrarroja.
Fíjese como en las imágenes de arriba en luz
visible (izquierda), el centro de nuestra
galaxia aparece oculto por una espesa capa de polvo,
que se hace transparente en el cercano infrarrojo.
La imagen en el cercano infrarrojo muestra estrellas más rojas
y frías que no aparecen en la imagen en luz visible. Estas
estrellas son principalmente enanas rojas y gigantes rojas.
Las gigantes rojas son estrellas rojizas y naranjas a las que se les están acabando su combustible. Pueden expandirse hasta 100 veces su tamaño original y tener temperaturas que rondan los 2000 y 3500 grados Kelvin. Las gigantes rojas irradian más intensamente en el infrarrojo cercano.
Las enanas rojas son las estrellas más comunes de todas. Son mucho más pequeñas y frías que el Sol, con una temperatura de unos 3000 grados Kelvin, lo que significa que estas estrellas irradian fuertemente en el cercano infrarrojo. Muchas de estas estrellas son demasiado débiles para ser detectadas en luz visible y por ello fueron descubiertas por primera vez en el cercano infrarrojo.
| A medida que entramos en la región espectral del mediano infrarrojo, las estrellas frías empiezan a desaparecer mientras que los objetos más fríos, como los planetas, los cometas y los asteróides, conmienzan a ser detectados. Los planetas absorben la luz del Sol y se calientan, irradiando este calor en forma de luz infrarroja. Esto es diferente de la luz visible que viene de los planetas, que es luz reflejada del Sol. Los planetas de nuestro Sistema Solar tienen temperaturas entre 53 y 573 grados Kelvin, lo que implica que emiten la mayoría de su energía en el mediano infrarrojo. Por ejemplo, la Tierra tiene su máxima radiación a unos 10 micrómetros. |
Una visión infrarroja de la Tierra. |
Los asteroides también emiten la mayor parte de su luz en el mediano infrarrojo, haciendo que esta longitud de onda sea la más eficiente para localizar asteroides oscuros. Los datos infrarrojos puden ayudar a determinar su composición y su diámetro.
Vista en el mediano infrarrojo de IRAS del Cometa IRAS-Araki-Alcock |
El polvo calentado por la luz de las estrellas constituye así mismo una fuente importante de radiación en el mediano infrarrojo. Un ejemplo es el polvo zodiacal que se encuentra en el plano del Sistema Solar. Este polvo está hecho de silicatos (como las rocas de la Tierra) y el tamaño de sus granos va desde una décima parte de un micrómetro hasta el tamaño de una roca grande. Los silicatos emiten la mayor parte de su radiación a unos 10 micrómetros. Los mapas que muestran la distribución del polvo pueden proporcionar pistas para entender cómo se formó el Sistema Solar. El polvo de los cometas también emite fuertemente en el mediano infrarrojo. |
El polvo interestelar empieza a brillar a medida que entramos en el mediano infrarrojo. El polvo alrededor de las estrellas viejas, que en sus últimas fases de vida expulsan gran cantidad de materia al espacio, alcanza su máximo brillo en el mediano infrarrojo. Algunas veces, este polvo es tan espeso que la estrella apenas puede verse en el visible, y sólo es detectada en el infrarrojo.
Los discos protoplanetarios, discos de material que rodea a las estrellas que se están formando, también emiten en el mediano infrarrojo. Estos discos son, muy posiblemente, las regiones donde los nuevos planetas se están formando.
| Las estrellas dejan de verse en el lejano infrarrojo. En su lugar vemos la materia más fría (a menos de 140 grados Kelvin), que se encuentra en forma de nubes frías enormes de gas y polvo, que hay tanto en nuestra propia galaxia como en otras galaxias. En algunas de estas nubes se están formando nuevas estrellas. Las observaciones en el lejano infrarrojo pueden detectar estas proto-estrellas mediante el calor que irradian a medida que se contraen, lo cual tiene lugar mucho antes de que empiezen a quemar hidrógeno en sus nucleos (momento en que pasan de ser proto-estrellas a estrellas). |
Vista de IRAS de un cirro infrarrojo - polvo calentado por la luz estelar. |
Michael Hauser (Space Telescope Science Institute), el equipo científico de COBE/DIRBE y NASA |
El centro de nuestra galaxia también brilla mucho en el lejano infrarrojo, por su alta concentración de estrellas inmersas en las densas nubes de polvo. La imagen de la izquierda, tomada por el satélite COBE, muestra nuestra galaxia. Se trata de una composición de imágenes a 60, 100 y 240 micrómetros. |
| Exceptuando el plano de nuestra galaxia, el objeto más brillante en el lejano infrarrojo es el nucleo de la galaxia M82. Tan sólo su nucleo irradia tanto en el lejano infrarrojo como lo hacen todas las estrellas de nuestra galaxia juntas. Esta energía proviene del polvo calentado por una fuente que está escondida de nuestra vista. Las regiones centrales de la mayoría de las galaxias brillan mucho en el lejano infrarrojo. |
Vista infrarroja de la galaxia Andrómeda tomada por IRAS - note lo brillante que es la región central. |
Algunas galaxias tienen nucleos activos escondidos por densas regiones de polvo. Otras, llamadas galaxias "starburst", tienen un número altísimo de regiones de formación estelar que calientan las nubes de polvo interestelar. Estas galaxias son, con mucha diferencia, las más brillantes en el lejano infrarrojo.
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