RADIACIONES: NATURALEZA Y PROPIEDADES

La astronomía contemporánea pretende recabar toda la información que llega a la Tierra de los distintos astros. En principio esta información nos llega a través de tres agentes físicos distintos: la radiación electromagnética, los neutrinos y las ondas gravitacionales. La astronomía se apoya casi en su totalidad en el estudio de la radiación electromagnética y son contados los detectores astronómicos de otros tipos de radiación.

Radiación electromagnética:

Los distintos tipos de radiación electromagnética forman lo que se denomina el espectro electromagnético que está constituido por: las ondas de radio, las microondas, la luz infrarroja, visible y ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma. Cada uno de estos tipos de radiación se distingue por un parámetro físico denominado longitud de onda (la astrofísica frecuentemente maneja parámetros equivalentes como la frecuencia, o la energía. Radiación de menor longitud de onda tiene mayor frecuecia y energía). El otro parámetro que caracteriza a una onda electromagnética es el grado y tipo de polarización.

La atmósfera terrestre repele o absorbe algunos de estos tipos de radiación, notablemente la mayor parte del ultravioleta y los rayos X, permitiendo el trabajo astronómico desde observatorios en la Tierra de ondas de radio, microondas, infrarrojo cercano, luz visible, ultravioleta cercano y rayos gamma de muy alta energía. La detección de cada tipo de radiación electromagnética requiere de distinto tipo de instrumentos. Excluyendo los instrumentos que deben operar desde el espacio, se tienen los siguientes tipos de telescopios: 

• Telescopios ópticos: estos trabajan con luz visible y en infrarrojo cercano y ultravioleta cercano. La región del espectro va aproximadamente de 300 nm a 1000 nm (1nm o nanómetro =0.000000001m).
• Radiotelescopios: antenas receptoras de radio que trabajan a longitudes de onda típicamente entre 1 metro y 1 cm.
• Telescopios milimétricos: llamados así ya que operan a longitudes de onda de alrededor de 1 mm, que corresponden a las microondas.
• Telescopios Cerenkov: observan la interacción de rayos gamma de muy alta energía con la atmósfera terrestre.

La luz que vemos con nuestros ojos está generalmente formada por una superposición de luz azul (longitud de onda de 450 nm), luz amarilla (longitud de onda de 550 nm) y luz roja (longitud de onda de 650 nm). Los astrónomos frecuentemente separan estos colores, o componentes espectrales, y los estudian por separado. Filtros de alta calidad permiten recibir luz con longitudes de onda en un rango de unos 100 nm centrados en un color dado. Mediante el uso de elementos dispersores, originalmente prismas, es posible separar la radiación en distintas longitudes de onda, en intervalos menores que 0.1nm. 

El análisis de las componentes espectrales de la luz es de extraordinaria relevancia en astronomía, ya que los átomos que representan a los distintos elementos químicos tienen la particularidad de emitir luz en longitudes de onda muy precisas: así el hidrógeno, por ejemplo, emite luz en varias longitudes de onda definidas como son 656.1 nm (rojo), 486.0 nm (azul), 396.9 nm (ultravioleta cercano), 121.5 nm (ultravioleta lejano), entre otras. Esta emisión se denomina emisión de líneas espectrales y cada elemento tiene sus propias líneas que lo caracterizan. “La identificación de estas líneas en astronomía es la base de la espectroscopía que nos permite conocer la composición química de los astros con tan solo estudiar su luz. El estudio de la forma de las líneas nos permite conocer el estado de temperatura, densidad y movimiento del objeto bajo estudio.”.

Neutrinos y radiación gravitacional:

Los neutrinos son partículas sin carga ni masa que proporcionan información distinta de los astros que la aportada por la radiación electromagnética. Su bajo grado de absorción por la materia les permite viajar directamente del centro de las estrellas, donde son producidos en reacciones nucleares. Dada la dificultad que hay para detectar estas partículas, la astronomía de neutrinos está apenas en sus albores. La radiación gravitacional es debida a masas en movimiento que interaccionan en un campo gravitacional. Su detección va más allá de la tecnología implementada a la fecha. Sin embargo, la información que en principio puede obtenerse de este tipo de radiación es altamente valiosa y existe interés por parte de la comunidad astronómica internacional por desarrollar detectores de ondas gravitacionales con el propósito de detectarlas directamente y así confirmar su existencia.