Espectroscopía Infrarroja en Astronomía
Espectroscopía Infrarroja en Astronomía
Espectroscopía Infrarroja
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Exceptuando los elementos más ligeros (el
hidrógeno y el helio), que fueron producidos en la Gran
Explosión (Big Bang), el resto de
los elementos del Universo tienen su origen en las
estrellas. A medida que la estrella consume su combustible y
eventualmente muere, produce elementos pesados que son lanzados
al medio interestelar cuando la estrella, en sus etapas finales de vida,
expulsa al espacio sus
capas más externas. Algunos
de estos elementos se combinan para formar moléculas.
Los átomos y las moléculas son los constituyentes principales de la materia. La determinación de qué elementos están presentes en el espacio, de sus abundancias y en qué condiciones se encuentran, es crítica para nuestro conocimiento del Universo; nos permite estudiar la formación de estrellas, de planetas y de galaxias y la posiblidad de la existencia de Vida más allá de la Tierra. |
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Es en la parte infrarroja del espectro es donde se encuentran las lineas de emisión y de absorción de la mayoría de las moléculas, así como de numerosos átomos e iones (átomos cargados electricamente). La espectroscopía infrarroja es la técnica más empleada en la detección de estos elementos en el espacio.
Los espectrómetros a bordo de misiones espaciales como el Observatorio aéreo Kuiper (KAO), y el Observatorio Espacial Infrarrojo [Inglés] (Infrared Space Observatory; ISO), así como los espectros en el cercano infrarrojo tomados desde observatorios terrestres, han conducido al descubrimiento en el espacio interestelar de cientos de átomos y moléculas.
Espectro infrarrojo de la molécula CH4 - una de las al menos diez moléculas detectadas por ISO [Inglés] . Crédito: ESA/ISO, SWS, H. Feuchtgruber et al. |
Debido a que el infrarrojo puede penetrar regiones muy oscurecidas por el
polvo, como ocurre en las regiones de formación estelar y
en el centro galáctico, la espectroscopía infrarroja
proporciona mucha información sobre objetos que normalmente no pueden
ser vistos con luz visible.
Como resultado de la Gran Explosión el Universo se está expandiendo. Esto hace que las lineas espectrales de objetos muy distantes, que normalmente aparecen en la parte ultravioleta o visible del espectro, sufran un corrimiento [Inglés] hacia la parte infrarroja del espectro. Es por ello que la espectroscopía infrarroja es una herramienta muy valiosa en el estudio del Universo joven. Un ejemplo de ésto puede verse en el espectro de los quásares más distantes conocidos hasta ahora [Inglés]. El corrimiento Doppler de las lineas espectrales permite también detectar y medir la velocidad orbital de planetas alrededor de estrellas y de estrellas en sistemas binarios, así como la velocidad de expansión de las atmósferas estelares, de las explosiones supernova, de los flujos originados en regiones de formación estelar, de los anillos de rotación en las galaxias, de los brazos espirales, de las ondas de choque originadas en galaxias en colisión, etc. Cualquier objeto con una temperatura distinta del cero absouluto (-273 grados Celsius) irradia luz infrarroja. Incluso los objetos que son demasiado fríos para ser detectados opticamente, pueden ser estudiados en el infrarrojo. Por ejemplo, este espectro de ISO [Inglés] (izquierda) permitió el descubrimiento de una nueva molécula en el espacio interestelar, el CH4. La importancia de esta molécula reside en que es uno de los principales indicadores de la formación de moléculas orgánicas complejas. Sus lineas infrarrojas de absorción fueron dectectadas en nubes moleculares muy frias y difusas. El descubrimiento de esta molécula y la medida de su abundancia nos permite obtener una mejor estimación de la abundancia de carbohidratos en el espacio. Para ver algunas de las moléculas que han sido descubiertas en el espacio interestelar pulse aquí [Inglés] . |
Los estudios espectroscópicos infrarrojos están proporcionando gran información sobre el papel que tienen las moléculas interestelares en la formación de estrellas, planetas y posiblemente en la creación de Vida. Por ejemplo, la espectroscopía infrarroja ha mostrado como el agua es una molécula muy abundante en muchas regiones del espacio [Inglés] y de como es posible que el agua que tenemos aquí en la Tierra haya sido originada en estrellas que murieron mucho antes que nuestro Sistema Solar se formara. Los silicatos (Inglés), el mineral más abundante en la Tierra, es también muy abundante en el medio interestelar. Datos espectroscópicos recientes han mostrado como moléculas orgánicas complejas se pueden formar rápidamente (Inglés) (en aproximadamente unos miles de años) alrededor de estrellas viejas. Se ha descubierto así mismo como su abundancia es alta en ciertas regiones del espacio y de como, a medida que las nuevas estrellas y planetas se forman en las nubes moleculares, las moléculas orgánicas pasan a formar parte de su composición.
Estos son tan solo unos pocos ejemplos de los numerosos descubrimientos que la espectroscopía infrarroja nos ha proporcionado. Las próximas misiones, como SOFIA (Inglés) (The Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy) y SIRTF (Inglés) (The Space Infrared Telescope Facility), llevarán espectrómetros infrarrojos que permitirán un mayor conocimiento de la química del Universo.
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