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Herramientas y métodos como la radioastronomía y la espectroscopia han ayudado a los científicos a estudiar los campos magnéticos «ocultos» alrededor de las estrellas.
En el cosmos, los campos magnéticos, aunque no visibles a través de telescopios, desempeñan un papel crucial e influyen en cuerpos celestes que van desde estrellas y planetas hasta galaxias enteras. Estas fuerzas magnéticas permanecen ocultas a la vista directa, lo que supone un desafío para los astrónomos, ya que estudiarlas se vuelve más difícil, especialmente en la proximidad de las estrellas. Para abordar esto, los astrónomos emplean herramientas científicas que involucran partículas cargadas, luz polarizada y radioastronomía.
Los campos magnéticos existen en todo el universo, rodeando objetos como planetas, estrellas y galaxias. A diferencia de las estrellas que brillan intensamente o las galaxias que forman hermosos patrones, los campos magnéticos no emiten luz visible. Este enigma científico significa que los astrónomos deben utilizar métodos prácticos para comprender estas fuerzas magnéticas ocultas.
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Ondas de radio
Las ondas de radio, una forma de radiación electromagnética, comparten características con la luz visible, pero poseen longitudes de onda más largas y frecuencias más bajas. Estos atributos hacen que las ondas de radio sean muy adecuadas para navegar por las vastas extensiones del espacio y penetrar incluso las nubes cósmicas más densas.
A diferencia de la luz visible, que puede ser dispersada o absorbida por el polvo y el gas interestelar, las ondas de radio pueden viajar a través de estos granos de polvo y nubes. Los astrónomos estudian estos gases en longitudes de onda de radio para comprender el papel del polvo en diversos fenómenos astrofísicos.
Partículas cargadas y campos magnéticos
Si bien los campos magnéticos en sí no se pueden ver directamente, tienen un gran impacto en el comportamiento de las partículas cargadas en el espacio. Esta interacción entre campos magnéticos y partículas cargadas ofrece a los científicos una forma útil de estudiarlos.
Líneas de campo electromagnético alrededor de la Tierra (Créditos: randy184/Freepik)
Piense en las auroras de la Tierra: esas hermosas luces que a menudo se pueden ver en las regiones polares. Ocurren cuando partículas cargadas del viento solar del Sol interactúan con el campo magnético de la Tierra. Estas partículas siguen las líneas de este campo magnético y, a veces, chocan contra los gases de nuestra atmósfera. Cuando esto sucede, producen tanto luz visible (lo que vemos como la aurora) como luz de radio, que no podemos ver, pero podemos detectar con instrumentos especiales. Estas luces nos muestran cómo funcionan los campos magnéticos.
De manera similar, los campos magnéticos alrededor de las estrellas y otros objetos cósmicos pueden capturar partículas cargadas, que luego emiten luz a medida que se mueven a lo largo de estas vías magnéticas. Esto se llama radiación sincrotrón y ocurre cuando las partículas cargadas, bajo la influencia de fuertes campos magnéticos, se aceleran mucho. A medida que siguen las líneas del campo magnético, emiten radiación en diferentes longitudes de onda, incluidas ondas de radio.
Espectroscopia de estrellas combinada con el efecto Zeeman
La espectroscopia es una técnica que disecciona la luz en sus colores o longitudes de onda constituyentes, utilizando un enfoque fundamental para estudiar los cuerpos celestes. Los astrónomos capturan la luz emitida por una estrella y la someten a un prisma o rejilla de difracción, generando un espectro. Dentro de este espectro, los científicos estudian líneas espectrales específicas influenciadas por el efecto Zeeman en presencia de un campo magnético. El desplazamiento y división de estas líneas proporciona información crítica sobre la fuerza y orientación del campo magnético.
Espectros atómicos que muestran diferentes tipos de espectros (Créditos: Julee Ashmead/Shutterstock)
En el siglo XIX, el físico holandés Pieter Zeeman observó que cuando los electrones de un átomo cambian de nivel de energía en presencia de un campo magnético, las líneas espectrales producidas por el átomo se dividen en múltiples componentes. Este fenómeno se denominó más tarde efecto Zeeman. Cuando se aplica al estudio de las estrellas, permite a los astrónomos detectar la presencia y medir la fuerza de los campos magnéticos.
Mapeo de campos magnéticos en galaxias
Si bien estudiar estrellas individuales y agujeros negros es fascinante, la radioastronomía permite a los científicos observar galaxias enteras y las vastas áreas de espacio que ocupan. En nuestra galaxia, la Vía Láctea, los campos magnéticos se extienden hasta el espacio entre las estrellas, que está lleno de gas y polvo ionizado.
El gas ionizado, aunque no emite mucha luz por sí solo, tiene una propiedad interesante cuando interactúa con la luz polarizada. A medida que la luz polarizada de fuentes como los púlsares pasa a través del gas ionizado, su dirección cambia. A esto lo llamamos rotación de Faraday, y cuánto cambia depende de la frecuencia de la luz y de la cantidad de gas ionizado presente.
Al estudiar los cambios en la luz polarizada de los púlsares en diferentes frecuencias, los científicos pueden crear mapas que muestren dónde se encuentra el gas ionizado en nuestra galaxia. Dado que el gas ionizado tiende a alinearse con las líneas del campo magnético, esto nos ayuda a mapear el campo magnético galáctico.
Conjunto de radiotelescopios en ALMA (Créditos: Framalicious/Shutterstock)
Incluso podemos medir los campos magnéticos de galaxias a miles de millones de años luz de distancia. Por ejemplo, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) midió recientemente el campo magnético de una galaxia tan lejana que su luz ya había viajado durante 11 mil millones de años para llegar a nosotros. Esta galaxia tiene mucho polvo y la luz que refleja y emite está polarizada, siguiendo la dirección de los granos de polvo. Dado que los granos de polvo a menudo se alinean con las líneas del campo magnético, los astrónomos pueden utilizar esto para mapear el campo magnético de las galaxias incluso en las partes más lejanas del universo.
Una última palabra
Las cosas que no podemos ver en el espacio son precisamente las que nos ayudan a comprender mejor el universo. Desde los misterios de la materia y la energía oscuras hasta los secretos ocultos de los agujeros negros y los campos magnéticos invisibles alrededor de estrellas y galaxias, la radioastronomía es una poderosa herramienta para descubrir las verdades ocultas del universo.
Mediante el uso de partículas cargadas, radiación sincrotrón y luz polarizada, los astrónomos pueden explorar el complejo mundo del magnetismo cósmico. Decodifican las señales magnéticas de las estrellas, rastrean cómo cambian los campos magnéticos en las galaxias y miran hacia atrás en el tiempo para estudiar galaxias antiguas. A medida que avanza la radioastronomía, estamos resolviendo sistemáticamente los misterios de los campos magnéticos alrededor de las estrellas, lo que nos brinda una comprensión práctica de los tesoros escondidos del universo.
Referencias (haga clic para ampliar)
- El secreto de los ciclos magnéticos de las estrellas | Centro de Astrofísica.
- Estrellas.
- Efecto Zeeman.