Palabra de la semana: espectro electromagnético

Espectro de color a través de Shutterstock.

Cuando piensas en la luz, probablemente pienses en lo que tus ojos pueden ver. Pero la luz a la que nuestros ojos son sensibles es solo el comienzo; Es una astilla de la cantidad total de luz que nos rodea. El espectro electromagnético es el término utilizado por los científicos para describir todo el rango de luz que existe. ¡Desde las ondas de radio hasta los rayos gamma, la mayor parte de la luz en el universo es, de hecho, invisible para nosotros!

La luz es una onda de campos eléctricos y magnéticos alternos. La propagación de la luz no es muy diferente a las olas que cruzan un océano. Como cualquier otra onda, la luz tiene algunas propiedades fundamentales que la describen. Una es su frecuencia, medida en hertz (Hz), que cuenta el número de ondas que pasan por un punto en un segundo. Otra propiedad estrechamente relacionada es la longitud de onda : la distancia desde el pico de una onda hasta el pico de la siguiente. Estos dos atributos están inversamente relacionados. Cuanto mayor es la frecuencia, menor es la longitud de onda, y viceversa.

Puede recordar el orden de los colores en el espectro visible con el mnemónico ROY G BV. Imagen a través de la Universidad de Tennessee.

Las ondas electromagnéticas que detectan sus ojos ( luz visible ) oscilan entre 400 y 790 terahercios (THz). Eso es varios cientos de billones de veces por segundo. Las longitudes de onda son aproximadamente del tamaño de un virus grande: 390 - 750 nanómetros (1 nanómetro = 1 billonésima parte de un metro; un metro mide aproximadamente 39 pulgadas de largo). Nuestro cerebro interpreta las diversas longitudes de onda de la luz como colores diferentes. El rojo tiene la longitud de onda más larga y el violeta el más corto. Cuando pasamos la luz solar a través de un prisma, vemos que en realidad está compuesto de muchas longitudes de onda de luz. El prisma crea un arco iris al redirigir cada longitud de onda en un ángulo ligeramente diferente.

Todo el espectro electromagnético es mucho más que solo luz visible. Abarca un rango de longitudes de onda de energía que nuestros ojos humanos no pueden ver. Imagen vía NASA / Wikipedia.

Pero la luz no se detiene en rojo o violeta. Al igual que hay sonidos que no podemos escuchar (pero otros animales sí), también hay un enorme rango de luz que nuestros ojos no pueden detectar. En general, las longitudes de onda más largas provienen de las regiones más frías y oscuras del espacio. Mientras tanto, las longitudes de onda más cortas miden fenómenos extremadamente energéticos.

Los astrónomos usan todo el espectro electromagnético para observar una variedad de cosas. Las ondas de radio y las microondas, las longitudes de onda más largas y las energías de luz más bajas, se utilizan para mirar dentro de densas nubes interestelares y rastrear el movimiento del gas frío y oscuro. Los radiotelescopios se han utilizado para mapear la estructura de nuestra galaxia, mientras que los telescopios de microondas son sensibles al resplandor remanente del Big Bang.

Esta imagen del Very Large Baseline Array (VLBA) muestra cómo se vería la galaxia M33 si pudieras ver en ondas de radio. Esta imagen mapea el gas de hidrógeno atómico en la galaxia. Los diferentes colores mapean las velocidades en el gas: el rojo muestra que el gas se aleja de nosotros, el azul se mueve hacia nosotros. Imagen a través de NRAO / AUI.

Los telescopios infrarrojos son excelentes para encontrar estrellas frías y tenues, cortar las bandas de polvo interestelar e incluso medir las temperaturas de los planetas en otros sistemas solares. Las longitudes de onda de la luz infrarroja son lo suficientemente largas como para navegar a través de nubes que de otro modo bloquearían nuestra vista. Mediante el uso de grandes telescopios infrarrojos, los astrónomos han podido mirar a través de los carriles de polvo de la Vía Láctea hacia el núcleo de nuestra galaxia.

Esta imagen de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer muestra los 300 años luz centrales de nuestra galaxia, la Vía Láctea, como veríamos si nuestros ojos pudieran ver la energía infrarroja. La imagen revela cúmulos estelares masivos y nubes de gas en remolino. Imagen a través de NASA / ESA / JPL / QD Wang y S. Stolovy.

La mayoría de las estrellas emiten la mayor parte de su energía electromagnética como luz visible, la pequeña porción del espectro al que nuestros ojos son sensibles. Debido a que la longitud de onda se correlaciona con la energía, el color de una estrella nos dice qué tan caliente es: las estrellas rojas son más frías, las azules son más calientes. Las estrellas más frías apenas emiten luz visible; solo se pueden ver con telescopios infrarrojos.

A longitudes de onda más cortas que la violeta, encontramos la luz ultravioleta o UV. Es posible que esté familiarizado con los rayos UV debido a su capacidad para provocar quemaduras solares. Los astrónomos lo usan para cazar las estrellas más enérgicas e identificar regiones de nacimiento de estrellas. Cuando se ven galaxias distantes con telescopios UV, la mayoría de las estrellas y el gas desaparecen, y todas las guarderías estelares brillan a la vista.

Una vista de la galaxia espiral M81 en el ultravioleta, hecha posible por el observatorio espacial Galex. Las regiones brillantes muestran viveros estelares en los brazos espirales. Imagen vía NASA.

Más allá de los rayos UV vienen las energías más altas en el espectro electromagnético: rayos X y rayos gamma. Nuestra atmósfera bloquea esta luz, por lo que los astrónomos deben confiar en los telescopios en el espacio para ver el universo de rayos X y rayos gamma. Los rayos X provienen de exóticas estrellas de neutrones, el vórtice de material sobrecalentado que gira en espiral alrededor de un agujero negro, o nubes difusas de gas en cúmulos galácticos que se calientan a muchos millones de grados. Mientras tanto, los rayos gamma, la longitud de onda más corta de luz y mortal para los humanos, revelan violentas explosiones de supernovas, desintegración radiactiva cósmica e incluso la destrucción de la antimateria. Las explosiones de rayos gamma, el breve parpadeo de la luz de rayos gamma de galaxias distantes cuando una estrella explota y crea un agujero negro, se encuentran entre los eventos singulares más enérgicos del universo.

Si pudieras ver en rayos X, a largas distancias, verías esta vista de la nebulosa que rodea al púlsar PSR B1509-58. Esta imagen es del telescopio Chandra. Ubicado a 17, 000 años luz de distancia, el púlsar es el remanente que gira rápidamente de un núcleo estelar dejado tras una supernova. Imagen vía NASA.

En pocas palabras: el espectro electromagnético describe todas las longitudes de onda de la luz, tanto visibles como invisibles.