El método más común que utilizamos los astrónomos para determinar la composición de estrellas, planetas y otros objetos es la espectroscopia. Hoy en día, este proceso utiliza instrumentos con una rejilla que difunde la luz de un objeto por longitud de onda. Esta luz dispersa se llama espectro. Cada elemento, y combinación de elementos, tiene una huella digital única que podemos buscar en el espectro de un objeto determinado. La identificación de esas huellas dactilares permite a los investigadores determinar de qué está hecha.
Esa huella dactilar a menudo aparece como absorción de luz. Cada átomo tiene electrones, y a estos electrones les gusta permanecer en su configuración de energía más baja. Pero cuando los fotones que transportan energía golpean un electrón, pueden impulsarlo a niveles de energía más altos. Esto es absorción, y los electrones de cada elemento absorben luz en longitudes de onda específicas (es decir, energías) relacionadas con la diferencia entre los niveles de energía en ese átomo. Pero los electrones quieren volver a sus niveles originales, por lo que no retienen la energía por mucho tiempo. Cuando emiten la energía, liberan fotones con exactamente las mismas longitudes de onda de luz que fueron absorbidas en primer lugar. Un electrón puede liberar esta luz en cualquier dirección, por lo que la mayor parte de la luz se emite en direcciones alejadas de nuestra línea de visión. Por lo tanto, aparece una línea oscura en el espectro a esa longitud de onda en particular.
Debido a que las longitudes de onda en las que se producen las líneas de absorción son únicas para cada elemento, podemos medir la posición de las líneas para determinar qué elementos están presentes en un objetivo. La cantidad de luz que se absorbe también puede proporcionar información sobre la cantidad de cada elemento presente.
Cuantos más elementos contiene un objeto, más complicado puede volverse su espectro. Otros factores, como el movimiento, pueden afectar las posiciones de las líneas espectrales, aunque no el espacio entre las líneas de un elemento dado. Afortunadamente, el modelado por computadora permite a los investigadores diferenciar muchos elementos y compuestos diferentes incluso en un espectro abarrotado, e identificar líneas que parecen desplazadas debido al movimiento.
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