2.14: Estudio del espacio por el espectro electromagnético
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¿Cómo aprenden los científicos sobre el espacio?
Muchos científicos pueden tocar los materiales que estudian. La mayoría puede hacer experimentos para probar esos materiales. Los biólogos pueden recolectar células, semillas o erizos de mar para estudiarlos en el laboratorio. Los físicos pueden probar la fuerza del metal o destrozar átomos entre sí. Los geólogos pueden astillar rocas y probar su química. ¿Qué pueden usar los astrónomos para estudiar el espacio? Luz y otras ondas electromagnéticas, claro. Se trata de la Galaxia de Andrómeda tal como apareció hace 2.5 millones de años. ¿Por qué la luz es tan vieja?
Espectro Electromagnético
La Tierra es solo una pequeña mota en el Universo. Nuestro planeta está rodeado de mucho espacio. La luz viaja a través del espacio vacío. La luz es la parte visible del espectro electromagnético. Los astrónomos utilizan la luz y otras energías que nos llegan para recabar información sobre el Universo.
La velocidad de la luz
En el espacio, la luz viaja a unos 300,000,000 metros por segundo (670,000,000 millas por hora). ¿Qué tan rápido es eso? Un haz de luz podría viajar de Nueva York a Los Ángeles y regresar casi 40 veces en solo un segundo. Incluso a ese ritmo asombroso, los objetos en el espacio están tan lejos que su luz tarda mucho tiempo en llegar a nosotros. Incluso la luz de la estrella más cercana, nuestro sol, tarda unos ocho minutos en llegar a la Tierra.
Años luz
Necesitamos una unidad realmente grande para medir distancias en el espacio, porque las distancias entre estrellas son muy grandes. Un año luz, 9.5 billones de kilómetros (5.9 billones de millas), es la distancia que recorre la luz en un año. ¡Eso es un largo camino! Fuera en el espacio, sin embargo, en realidad es una distancia bastante corta.
Próxima Centauri es la estrella más cercana a nosotros después del Sol. Este vecino cercano está a 4.22 años luz de distancia. Eso significa que la luz de Próxima Centauri tarda 4.22 años en llegar a nosotros. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene alrededor de 100.000 años luz de ancho. ¡Así que se necesitan 100 mil años luz para viajar de un lado de la galaxia al otro! Resulta que hasta 100 mil años luz es una distancia corta. Las galaxias más distantes que hemos detectado están a más de 13 mil millones de años luz de distancia. ¡Eso es más de cien mil millones de billones de kilómetros!
Mirando hacia atrás en el tiempo
Cuando miramos estrellas y galaxias, estamos viendo a grandes distancias. Más importante aún, también estamos viendo atrás en el tiempo. Cuando vemos una galaxia lejana, en realidad estamos viendo cómo solía verse la galaxia. Por ejemplo, la Galaxia Whirlpool está a unos 23 millones de años luz de la Tierra (Figura a continuación). Cuando ves una imagen de la galaxia ¿qué estás viendo? ¡Estás viendo la galaxia como estaba hace 23 millones de años!
El Whirlpool Galaxy tal y como se veía hace 23 millones de años.
Dado que los científicos pueden mirar hacia atrás en el tiempo, pueden comprender mejor la historia del Universo.
Ondas electromagnéticas
La luz es un tipo de radiación electromagnética. La luz es energía que viaja en forma de onda electromagnética. A continuación se muestra un diagrama de una onda electromagnética (Figura a continuación). Una onda electromagnética (EM) tiene dos partes: un campo eléctrico y un campo magnético. Los campos eléctricos y magnéticos oscilan hacia arriba y hacia abajo, lo que hace que la onda.
Una onda electromagnética tiene campos eléctricos y magnéticos oscilantes.
La longitud de onda es la distancia horizontal entre dos de los mismos puntos en la ola, como cresta de onda a cresta de onda. La frecuencia de una onda mide el número de longitudes de onda que pasan un punto dado cada segundo. Conforme aumenta la longitud de onda, la frecuencia disminuye. Esto significa que a medida que las longitudes de onda se acortan, más ondas se mueven más allá de un punto en particular en la misma cantidad de tiempo.
El espectro electromagnético
La luz visible es la parte del espectro electromagnético (Figura abajo) que los humanos pueden ver. La luz visible incluye todos los colores del arcoíris. Cada color está determinado por su longitud de onda. La luz visible varía desde longitudes de onda violetas de 400 nanómetros (nm) a través de rojo a 700 nm.
La luz visible es solo una pequeña parte del espectro electromagnético. Hay partes del espectro electromagnético que los humanos no pueden ver. Esta radiación existe a tu alrededor. ¡Simplemente no lo puedes ver! Cada estrella, incluido nuestro Sol, emite radiación de muchas longitudes de onda. Los astrónomos pueden aprender mucho al estudiar los detalles del espectro de radiación de una estrella.
El espectro electromagnético de las ondas de radio a los rayos gamma.
Muchos objetos extremadamente interesantes no se pueden ver a simple vista. Los astrónomos utilizan telescopios para ver objetos en longitudes de onda en todo el espectro electromagnético. Algunas estrellas muy calientes emiten luz principalmente a longitudes de onda ultravioleta. Hay objetos extremadamente calientes que emiten rayos X e incluso rayos gamma. Algunas estrellas muy frías brillan principalmente en las longitudes de onda de la luz infrarroja. Las ondas de radio provienen de los objetos más tenaces y distantes.
Resumen
- La radiación electromagnética es energía transmitida como ondas con diferentes longitudes de onda. Esto conforma el espectro electromagnético.
- La luz viaja muy rápido pero aún lleva mucho tiempo atravesar el espacio. Un año luz es la distancia que la luz puede recorrer en un año.
- Desde longitudes de onda más largas hasta longitudes de onda más cortas, el espectro electromagnético es: ondas de radio, microondas, infrarrojos, luz visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
Revisar
- ¿Por qué los astrónomos utilizan años luz como medida de distancia?
- En el espectro electromagnético, ¿qué longitudes de onda son más cortas que la luz visible? ¿Cuáles son más largos que la luz visible? ¿Cuáles son relativamente más fríos? ¿Cuáles son relativamente más calientes?
- ¿Por qué la luz que vemos hoy nos dice algo sobre lo que sucedió antes en la historia del Universo?
Explora más
Utilice el siguiente recurso para responder a las preguntas que siguen.
- ¿Cuál es el espectro electromagnético?
- ¿Qué tipo de ondas tienen las longitudes de onda más cortas?
- ¿Qué tipo de ondas tienen las longitudes de onda más largas?
- ¿Qué transmiten las ondas electromagnéticas?
- Definir longitud de onda.
- Definir frecuencia.
- ¿Qué tipo de ondas tienen la frecuencia más baja?
- ¿Cuál es la región de luz visible?
- ¿Cómo se produce el color?
- ¿Para qué utilizan los científicos el espectro electromagnético?