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INTRODUCCIÓN ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA

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LA HISTORIA DE LA ASTRONOMÍA

El análisis espectral, el efecto Doppler y otras aplicaciones

 

De la antigüedad a la edad media
El movimiento aparente de los planetas
Los principios de la astronomía
La astronomía en Mesopotamia
La astronomía de Egipto antiguo
La astronomía griega
La astronomía en tierra de Islam

La llegada de la astronomía moderna
Nicolás Copérnico
Tycho Brahe
Johannes Kepler
Galileo Galilei
Isaac Newton
La mecánica celeste

El nacimiento de la astrofísica
Las ondas luminosas
El análisis espectral, la temperatura y la composición química
El análisis espectral, el efecto Doppler y otras aplicaciones

La astronomía de los siglos XX y XXI
Anteojos y telescopios
La alta resolución angular
La radioastronomía
La astronomía en otras longitudes de onda
 

 

 

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Detalle del ocular del telescopio refractor Gran Ecuatorial Gautier en el observatorio de La Plata, provincia de Buenos Aires, Argentina.

El análisis espectral, el efecto Doppler y otras aplicaciones

Las aplicaciones del análisis espectral no se resumen en la determinación de la temperatura y la composición química. Otra información importante es la velocidad del cuerpo observado.

El efecto Doppler

Imagine que usted observe un objeto que emite pitidos separados por un intervalo del tiempo constante —este intervalo se llama período.

Cuando el objeto está inmóvil, ustedes oyen los pitidos unos tras otros, siempre separados por el mismo intervalo del tiempo.

Pero imagine ahora que el objeto se le acerca, a una velocidad no despreciable delante de la del sonido. La transmisión del sonido desde el objeto hasta nuestro oído no puede ser considerada como instantánea, y hay que tener en cuenta el tiempo necesario para la propagación del sonido.

Si el primer pitido se produce en una posición dada, el segundo se emite a una distancia menor. El tiempo de transmisión del primer pitido es entonces mayor que el del segundo. Para nuestro oído, el intervalo del tiempo entre los dos pitidos no es igual al período real de la señal. Así pues, si el objeto se nos acerca, el período aparente del sonido es más pequeño que el período real.

A la inversa, si el objeto se aleja, el período aparente es más grande que el período real.

 

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Efecto Doppler: a causa de la propagación del sonido, el período y la frecuencia aparentes del objeto central dependen de su velocidad y de la posición del observador. Crédito: A. Heras

Este fenómeno se llama efecto Doppler, del nombre del físico que lo descubrió.

En el caso de las ondas sonoras, su consecuencia bien conocida es el cambio de sonido de una sirena de ambulancia que pasa rápidamente ante nosotros. Cuando la sirena se acerca, el período del sonido disminuye y éste se vuelve más agudo. Cuando se aleja, el período se alarga y el sonido se vuelve más grave.

El efecto Doppler para las ondas luminosas

El efecto Doppler también se produce para las ondas luminosas.

Cuando una fuente se nos acerca, la longitud de onda aparente de su radiación disminuye, su luz se desplaza hacia la parte azul del espectro visible y se llama un desfase hacia el azul. A la inversa, si la fuente se aleja, la longitud de onda aumenta y la luz se desfasa hacia el rojo.

Como el desfase en longitud de onda está directamente relacionado a la velocidad del objeto, uno de los tamaños permite determinar el otro.

Por ejemplo, si se quiere conocer la velocidad relativa de una estrella de tipo solar, basta con tomar un espectro de la estrella, comparar éste con un espectro del Sol, medir el desfase entre los dos, y deducir de eso inmediatamente la velocidad buscada.

La utilización de este método de medida de las velocidades está muy extendida en todos los campos de la astronomía. Lo utilizamos, por ejemplo, para determinar la velocidad de desplazamiento y la velocidad de rotación de otras estrellas, la velocidad de eyección de los gases por ciertos cuerpos en formación, así como la velocidad de las galaxias más lejanas.

Observemos, sin embargo, que este método sólo proporciona la velocidad del objeto a lo largo de nuestra línea de objetivo. En efecto, una posible velocidad perpendicular a esta línea no da lugar al efecto Doppler y pasa entonces desapercibida en el espectro.

Otras aplicaciones del análisis espectral

El análisis espectral aporta aún muchas otras informaciones. Así pues, la altura relativa de las líneas de un gas nos indica el grado de ionización de sus constituyentes; la forma de las líneas nos informa sobre la presión, el campo eléctrico y la turbulencia en el gas, y un desplazamiento particular de las líneas, llamado efecto Zeeman, puede proporcionarnos el campo magnético.

El espectro de algunos objetos tiene una forma muy particular, fácil de identificar, que nos indica la naturaleza de los procesos físicos que intervienen. Es, por ejemplo, el caso de la radiación sincrotrón, producida por electrones muy energéticos que se desplazan en un campo magnético, y que da lugar a un espectro continuo pero diferente del de un cuerpo negro.

La astronomía se vuelve astrofísica

Se puede constatar, el análisis espectral es una herramienta extremadamente eficaz. A partir de un simple rayo luminoso, se puede obtener un impresionante número de informaciones sobre las condiciones que reinan en un cuerpo celeste y los fenómenos físicos que se producen allí.

Gracias a esta herramienta fantástica, la astronomía, como se se la conocía hace poco más de un siglo, el estudio de la posición y el movimiento de los planetas, se convierte en la astrofísica, el estudio de la naturaleza física de los cuerpos celestes y procesos que los afectan.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

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