Tabla de contenido (haga clic para expandir)
Herramientas y métodos como la radio astronomía y la espectroscopía 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 los telescopios, juegan un papel crucial, que influyen en los cuerpos celestes que van desde estrellas y planetas hasta galaxias enteras. Estas fuerzas magnéticas permanecen ocultas de la vista directa, lo cual es un desafío para los astrónomos, ya que estudiarlas se vuelve más difícil, particularmente en proximidad a las estrellas. Para abordar esto, los astrónomos emplean herramientas científicas que involucran partículas cargadas, luz polarizada y radio astronomía.
Existen campos magnéticos en todo el universo, con objetos circundantes como planetas, estrellas y galaxias. A diferencia de las estrellas que brillan o galaxias que forman hermosos patrones, los campos magnéticos no emiten luz visible. Este rompecabezas científico significa que los astrónomos deben usar métodos prácticos para comprender estas fuerzas magnéticas ocultas.
Video recomendado para ti:
Olas de radio
Las ondas de radio, una forma de radiación electromagnética, comparten características con 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 dispersa o absorbida por el polvo interestelar y el gas, 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 varios fenómenos astrofísicos.
Partículas cargadas y campos magnéticos
Si bien los campos magnéticos en sí mismos no se pueden ver directamente, tienen un gran impacto en cómo se comportan las partículas cargadas en el espacio. Esta interacción entre los campos magnéticos y las 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 en la tierra: esas hermosas luces que a menudo se pueden ver en las regiones polares. Suceden cuando las 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 gases en nuestra atmósfera. Cuando esto sucede, producen luz visible (lo que vemos como Aurora) y Radio Light, que no podemos ver, pero podemos detectar con instrumentos especiales. Estas luces nos muestran cómo funcionan los campos magnéticos.
Del mismo modo, 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 los fuertes campos magnéticos, se aceleran mucho. A medida que siguen las líneas de campo magnético, emiten radiación a través de diferentes longitudes de onda, incluidas las ondas de radio.
Espectroscopía de estrellas combinadas con el efecto Zeeman
La espectroscopía es una técnica que disecciona la luz en sus colores constituyentes o longitudes de onda, utilizando un enfoque fundamental para estudiar los cuerpos celestes. Los astrónomos capturan la luz emitida por una estrella y la someten a una rejilla de prisma o 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 la división de estas líneas producen ideas críticas sobre la resistencia 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 hacen la transición entre los niveles de energía en presencia de un campo magnético, las líneas espectrales producidas por el átomo dividido en múltiples componentes. Este fenómeno se llamó más tarde el efecto Zeeman. Cuando se aplica al estudio de las estrellas, permite a los astrónomos detectar la presencia y medir la resistencia de los campos magnéticos.
Mapeo de campos magnéticos en galaxias
Si bien estudiar estrellas individuales y agujeros negros es fascinante, la radio astronomía permite a los científicos mirar las galaxias enteras y las vastas áreas del espacio que llenan. En nuestra galaxia de la Vía Láctea, los campos magnéticos se extienden al espacio entre las estrellas, que está llena de gas y polvo ionizado.
El gas ionizado, a pesar de que 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. Llamamos a esta rotación de Faraday, y cuánto cambia depende de la frecuencia de la luz y cuánto gas ionizado está presente.
Al estudiar los cambios en la luz polarizada de los púlsares a diferentes frecuencias, los científicos pueden hacer mapas que muestran dónde se encuentra el gas ionizado en nuestra galaxia. Dado que el gas ionizado tiende a alinearse con las líneas de campo magnético, esto nos ayuda a mapear el campo magnético galáctico.
Matriz de radiotelescopio en Alma (créditos: Framalicious/Shutterstock)
Incluso podemos medir los campos magnéticos de las galaxias a miles de millones de años luz de distancia. Por ejemplo, la matriz de milímetro/submilímetro de Atacama (ALMA) recientemente midió el campo magnético de una galaxia tan lejos que su luz ya había viajado durante 11 mil millones de años para comunicarse con 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 líneas de campo magnético, los astrónomos pueden usar 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 las cosas que nos ayudan a comprender mejor el universo. Desde los misterios de la materia oscura y la energía oscura hasta los secretos ocultos de los agujeros negros y los campos magnéticos invisibles alrededor de las estrellas y las galaxias, la radio astronomía es una herramienta poderosa 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. Descodan las señales magnéticas de las estrellas, rastrean cómo los campos magnéticos cambian en las galaxias y miran hacia atrás en el tiempo para estudiar galaxias antiguas. A medida que avanza la radio astronomía, estamos resolviendo sistemáticamente los misterios de los campos magnéticos en torno a las estrellas, dándonos una comprensión práctica de los tesoros escondidos del universo.
Referencias (haga clic para expandir)
- El secreto de los ciclos magnéticos en las estrellas | Centro de Astrofísica.
- Estrellas.
- Efecto Zeeman.