Una técnica permite estudiar desde átomos hasta estrellas
Actualmente, la Espectroscopia tiene múltiples aplicaciones. Esta técnica analiza los espectros ópticos de las sustancias y puede adaptarse para identificar los contaminantes de la atmósfera, la composición de líquidos y sólidos, y también cuáles son los gases que integran las estrellas.
TEXTOS. IRENE MAIER (COMISIÓN DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS DE LA PROVINCIA DE BUENOS AIRES, CIC).
mario gallardo, jorge reyna almandoz, mónica raineri y fausto bredice del ciop de la plata.
Desde la antigüedad, los hombres se preguntaron qué son las estrellas y qué sustancias las componen. A principios del siglo XIX comenzó a encontrarse la respuesta cuando se inició el análisis de la luz de los astros, empleando un equipo llamado “espectroscopio”. Su creación se basó en la observación de que si la luz del sol atraviesa un prisma, se separa en los colores que la componen (los del arco iris), obteniéndose su espectro óptico.
Posteriormente se estudió la luz emitida por otras fuentes, entre ellas sustancias sólidas o gaseosas calentadas a altas temperaturas. Son los “espectros de emisión”, compuestos por líneas brillantes sobre un fondo oscuro. Son característicos de la sustancia emisora y se los considera su “huella digital”.
Por otra parte, si tenemos una fuente de luz blanca (luz que contiene todos los colores y tiene un espectro continuo), se observa que si hay partículas diminutas de una sustancia interpuestas en su camino hacia el espectroscopio, estas partículas absorberán algunas radiaciones de la luz. El espectro resultante, llamado “de absorción”, presenta líneas oscuras que ocupan las posiciones de las líneas brillantes del espectro de emisión de esa sustancia. Es decir, cada elemento químico emite y absorbe luz de determinados colores que son características para él y están determinadas por su estructura atómica.
SECRETOS DE LAS ESTRELLAS
“Actualmente, la Espectroscopia tiene múltiples aplicaciones, entre ellas poder conocer muchas características de los astros”, nos dice el Dr. Mario Gallardo, integrante del Centro de Investigaciones Ópticas (CIOp), de La Plata, y un pionero en los trabajos de espectroscopia de los láseres.
“En primer lugar, el espectro de luz de una estrella revela cuáles son los elementos químicos que la integran”, agrega el Dr. Jorge Reyna Almandoz, investigador de este Centro que depende de la CIC y del CONICET. “Por la intensidad de las líneas determinamos la abundancia relativa de los elementos, por ejemplo si en la estrella hay mayor cantidad de helio o de hidrógeno”.
Añade que por las líneas presentes en el espectro y por su ancho y forma, pueden conocer la temperatura y la densidad de electrones en la atmósfera de la estrella y si su presión es alta o baja. A partir del corrimiento de las líneas del espectro respecto a su posición normal se determina si la estrella está acercándose o alejándose de nuestro planeta. Además, puede saberse si ella rota o no lo hace y si tiene un campo magnético. Si la estrella tiene planetas, estudiando la luz reflejada por ellos también puede determinarse qué elementos componen su atmósfera.
“En el laboratorio del Grupo de Espectroscopia Atómica analizamos la información obtenida experimentalmente de espectros de gases que están presentes en la atmósfera de la Tierra o en las estrellas, en forma conjunta con datos computacionales que son predichos por modelos teóricos. De esta manera, se verifica la validez de los resultados teóricos obtenidos y -a partir de allí- tenemos mayor conocimiento sobre la estructura atómica de los elementos químicos estudiados”, explica la Dra. Mónica Raineri.
OTRAS APLICACIONES TERRESTRES
Usando un espectroscopio puede determinarse si la atmósfera terrestre está contaminada. Para ello se lo enfoca hacia una fuente de luz y se analizan las líneas oscuras del espectro, que son características de las sustancias suspendidas en el aire.
“También los líquidos pueden examinarse. Una forma es enfocar un haz de luz en el líquido y estudiar la luz reflejada. Otro método es hacer incidir sobre él luz producida por láseres o diodos, provocando que el líquido emita por fluorescencia una radiación de mayor longitud de onda que la luz incidente. Su análisis espectroscópico permite conocer qué sustancias hay en el líquido y cuál es su cantidad”, explica el cuarto componente del grupo, Dr. Fausto Bredice.
Los sólidos pueden analizarse con la técnica LIBS (iniciales en inglés de Espectroscopia de Plasmas Inducidos por Láser). Consiste en hacer incidir un haz láser de alta potencia sobre un material, provocando que se vaporice una pequeña zona y se origine un plasma.
El plasma es un estado fluido de la materia similar al estado gaseoso, que posee determinada proporción de partículas cargadas eléctricamente, y que puede ser analizado espectroscópicamente. Como el volumen vaporizado es diminuto, esta técnica es ideal para determinar la composición de obras de arte, como pinturas y esculturas, y de objetos hechos con metales preciosos.
A principios del siglo XIX comenzó a encontrarse la respuesta cuando se inició el análisis de la luz de los astros, empleando un equipo llamado “espectroscopio”.
