¿Qué son las líneas espectrales?

Las líneas espectrales son espacios en la distribución ordinariamente continua de frecuencia en la luz. Resultan cuando la luz emitida es parcialmente absorbida por la materia, generalmente un gas. Un tipo de línea espectral es una línea de absorción, que se produce cuando algunas frecuencias de luz son absorbidas por la radiación emitida. Una línea de emisión, por otro lado, puede verse en la luz que fue absorbida y luego reemitida. Las líneas espectrales pueden dar a los astrónomos pistas sobre la composición y la velocidad de los objetos astronómicos.

El primero de los dos tipos de líneas espectrales son las líneas de absorción. Las líneas de absorción ocurren cuando se emite luz desde un objeto, como una estrella, y luego pasa a través de un gas antes de llegar a un observador. En este caso, la luz de una estrella caliente se emitirá fuertemente en un amplio rango de frecuencias; en otras palabras, tendrá un espectro continuo de radiación. Sin embargo, si pasa a través de un gas frío, la luz con ciertas frecuencias puede ser absorbida por el gas. Cuando un observador analiza la luz, que originalmente provenía de la estrella, mostrará líneas de absorción, huecos notables en ciertas frecuencias de radiación.

El segundo tipo de línea espectral es una línea de emisión. La luz de las estrellas no puede ser absorbida continuamente por un gas porque la luz contiene energía. Más bien, es absorbido por el gas y luego reemitido en un momento posterior. Cuando se vuelve a emitir, la luz solo contiene las frecuencias que fueron absorbidas por el gas. Por lo tanto, las frecuencias de las líneas de emisión deben coincidir con las frecuencias de las líneas de absorción correspondientes. De hecho, esto ha sido verificado por astrónomos observando la luz reemitida; Los dos tipos de líneas espectrales son esencialmente inversas entre sí.

Las líneas espectrales existen porque la luz emitida por elementos y productos químicos tiene un espectro continuo de frecuencias. En lugar de ser una entidad homogénea, la luz visible es en realidad radiación electromagnética dentro de un cierto rango de frecuencia. La radiación que es invisible a simple vista también tiene una distribución de frecuencia continua, aunque se concentra fuera del rango visible. Un instrumento científico conocido como espectrómetro puede usarse para analizar las frecuencias de radiación electromagnética.

Estudiar estas líneas puede dar a los astrónomos dos piezas importantes de información. En primer lugar, con el conocimiento de qué gases producen qué líneas de absorción, las líneas espectrales pueden ayudar a identificar la composición de las atmósferas planetarias. Los astrónomos han utilizado esta técnica para caracterizar las atmósferas de los planetas fuera del sistema solar. En segundo lugar, los patrones reconocibles de las líneas espectrales pueden indicar la velocidad de los objetos astronómicos: la velocidad de un objeto cambia la frecuencia de su radiación, incluidas las líneas espectrales.