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Energía: las herramientas del oficio

De las ondas de radio a los rayos X, pasando por la luz visible, las distintas formas de energía nos cuentan diferentes partes de la historia de los planetas, estrellas y galaxias. Los astrónomos usan telescopios y detectores muy sensibles en tierra y en el espacio para estudiar todos los objetos astronómicos.

Grandes Fechas
1609
Galileo usa por primera vez un telescopio para observar el cielo
1800
William Herschel descubre la energía infrarroja
1931
Kart Jansky detecta “ruido” de radio procedente del centro de la galaxia, inaugurando la radioastronomía
1967
Un satélite militar detecta por primera vez “ráfagas” de rayos gamma de fuentes cósmicas
1990
El Telescopio Espacial Hubble entra en órbita

Cuando miramos el arco iris, vemos luz solar separada en rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta. Pero esta conocida paleta de colores representa sólo una pequeña parte de un “espectro” de energía mucho más grande, que incluye ondas de radio, rayos X y muchas otras formas de energía que nuestros ojos no pueden detectar. A lo largo del siglo pasado, usando nuevos tipos de telescopios que pueden detectar ondas hasta entonces invisibles, los astrónomos han descubierto una gran variedad de nuevos objetos y obtenido valiosa información sobre el funcionamiento del universo.

Los científicos se han preguntado cuál es la naturaleza de la luz durante siglos. Los experimentos de física del siglo diecinueve mostraban que la luz se comporta como una onda, parecida a las del sonido o las del océano, ya que, algunas veces, la luz actúa como una corriente de partículas diminutas, llamadas fotones. Investigaciones posteriores mostraron que las transmisiones de radio viajan a la misma velocidad que la luz, y tienen muchas propiedades en común con ella, lo que sugiere que la radio y la luz son ejemplos diferentes del mismo fenómeno básico: ondas electromagnéticas. Estas ondas consisten en la propagación sincronizada de oscilaciones de campos magnéticos (como los de un imán común) y campos eléctricos (como la electricidad estática que hace que el pelo se pegue a un globo), los cuales se entrecruzan y refuerzan mutuamente al moverse.

Finalmente, los astrónomos concluyeron que muchos otros tipos de “ondas” y “rayos” son también ondas electromagnéticas, y sólo se diferencian de la luz y la radio por su longitud de onda. Dependiendo del tipo de onda, su longitud de onda puede ser relativamente grande o muy pequeña. La longitud de onda a la que emite una emisora de radio de onda media (AM) de radio es de unos 300 metros (la quinta parte de una milla), mientras que los rayos X emitidos por la máquina de rayos X que utiliza un dentista pueden tener una longitud de onda de sólo un nanómetro (una milmillonésima de metro). Los científicos dividen esta gran variedad de ondas electromagnéticas en varios tipos. De las más largas a las más cortas, están las ondas de radio (AM, FM y televisión), microondas, infrarrojo (a veces llamadas radiación térmica), luz visible, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma (¡cuya longitud de onda es más pequeña que un átomo!).

Views of the spiral galaxy M81
Vistas de la galaxia espiral M81 en longitudes de onda de radio, visible, ultravioleta y rayos X.

Todos estos tipos de ondas electromagnéticas son fundamentalmente similares, pero se crean en condiciones distintas y su interacción con la materia es diferente. Telescopios y sensores especiales permiten observar estas longitudes de onda, ofreciéndonos un punto de vista completamente nuevo del universo.

Por ejemplo, el proyecto conocido como “2mass” (Two-Micro All-Sky Survey) ha descubierto muchas enanas marrones utilizando cámaras infrarrojas. Las enanas marrones son estrellas fallidas que son indetectables en el rango visible, pero aparecen como fuentes brillantes en el infrarrojo. Radio-imágenes del telescopio “VLA” (“Very Large Array”) en Nuevo México revelan “chorros” de electrones a alta velocidad emitidos por galaxias de aspecto normal, lo cual proporciona información muy interesante sobre lo que pasa en el centro de estas galaxias. Por su parte, el “Observatorio Orbital de Rayos X Chandra,” ha encontrado cientos de estrellas compactas extremadamente calientes en el centro de la Vía Láctea, que hasta ahora estaban ocultas tras espesas nubes de polvo.

La capacidad para ver todas estas ondas electromagnéticas diferentes ha contribuido a una “edad de oro” de la astronomía. A medida que los radio telescopios, los sensores infrarrojos y las cámaras de rayos X se vuelven más sensibles y capaces, deberían ir produciéndose más descubrimientos. Usando todos los colores del arco iris electromagnético, se logra una imagen más completa del universo.



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