Radioastronomia

Una de les preguntes que fa molts anys tenia un servidor en ment era per què veiem les coses.

[@more@]

Per poder veure alguna cosa, necessitem encendre la llum, així que el que veiem són els rebots de la mateixa en els diferents objectes. Bé, i per què veiem la llum? Van haver de passar molts anys per fer-me una idea de què anava tot això i tant de bo que la història d’avui il·lumini (mai millor empleat) a qui s’hagi fet aquestes mateixes preguntes i no hagi tingut la sort de poder haberlo estudiat.

En primer lloc, qualsevol cos, pel fet d’estar a una determinada temperatura emet radiació electromagnètica i la naturalesa d’aquesta radiació depèn de la temperatura a la qual estigui.

Un exemple. Imagineu que tenim una d’aquestes estufes que es connecten a la xarxa elèctrica i la posem en marxa. Al principi es va escalfant a poc a poc i comença a emetre aquesta radiació que comentàvem. Encara que no la vegem ens adonem que està perquè a l’acostar la mà sentim calor i la raó que sentim aquesta calor és que part de la radiació emesa per l’estufa l’absorbim i part la reflexem. La que absorbim la transformem en calor i aquesta calor fa que augmenti la nostra temperatura. Així que mai confongueu radiació electromagnètica amb calor, encara que una pugui ser causa de l’altra, no són el mateix.

Hi ha cossos que absorbeixen aquesta radiació més fàcilment que altres. Si posem un tros de porcellana blanca amb taques negres al Sol i esperem una estona notarem que les zones negres estan més calents que les blanques. Es diu que aquestes zones negres abosebeixen millor la radiació. Un cos que absorbís tota la radiació rep el nom de "cos negre".

Però escalfem l’estufa més i més. A l’arribar a uns 850ºC veuríem que emet llum visible i a mesura que pujem la temperatura aniria canviant els seus colors fins que arribaria a estar incandescent. Finalment la veurem blanca. És a dir, que el que veiem és tan sols una part de la radiació electromagnètica emesa per l’estufa.

Què veiem llavors quan mirem les estrelles a simple vista o amb els telescopis òptics? Doncs només la part visible del que emeten. En el fons, a l’Univers, tenim estufes (estrelles o altres objectes) a diferents temperatures i només veiem el que emeten en un determinat rang de temperatures. Per exemple, és possible que hagi objectes relativament freds que no els podem veure. Que estem perdent informació? No ens alarmem: així és com va estar la humanitat durant milers d’anys i no li va ser tan malament.

El primer que es va adonar que succeïa alguna cosa desconeguda fora del visible va ser William Herschel. Va fer passar llum del Sol per un prisma i, com ja sabeu, la llum es va dividir en els colors de l’Arc de Sant Martí. Posteriorment va posar termòmetres en diferents parts de l’espectre. Esperava que si posava l’esmentat termòmetre més enllà de l’espectre visible, aquest no es mouria. Però no va ser així. Quan ho va posar més enllà del vermell es va adonar que el termòmetre també pujava. Per tant, el sol enviava coses que no es podien veure. Com aquesta "llum invisible" es refractava menys que la vermella li va dir "radiació infraroja" (per sota del vermell).

D’altra banda, de la llum visible sabem que provoca una descomposició del clorur de plata, cosa que acabaria sent la base de la fotografia. Ja es savia que a l’extrem violeta aquesta descomposició anava més ràpida que en la part vermella. Però en 1801, Johann Wilhelm Ritter (1776-1810) va comprovar amb gran sorpresa que la descomposició s’accelerava més quan la situava més enllà del violat (recordo que no hi ha res visible) i va dir a aquesta una altra llum invisible "radiació ultraviolada".

La pregunta és: aquestes radiacions invisibles, són realment com la llum visible?. Si fora així, haurien de presentar reflexió, refracció, etc; és a dir, tenir el mateix comportament. En 1850 el físic italià Macedoni Melloni (1798-1854), havent vist que els vidres de clorur de sodi són molt més transparents a la radiació infraroja que el vidre, va construir lents i prismes de l’esmentat material i va demostrar que, efectivament, podia ser refractada i dispersada igual que ho feia llum ordinària. Va ser una prova irrefutable que la "llum invisible" es comportava en realitat com la visible i que només diferia la longitud d’ona entre elles.

Per tant, el Sol, així com la resta d’estrelles i cossos del cel i terrestres, emet moltes més radiacions de les quals només podem captar amb els nostres ulls una petita gamma. Ara us mostro un gràfic de les intensitats de diferents radiacions d’un cos negre a 6000ºC, temperatura de la superfície del Sol:

Fixeu-vos que el pic de màxima intensitat en radiació que es dóna a 6000ºC que coincideix amb la part del visible que veuen els nostres ulls. Concretament a 556 nm està el màxim en intensitat en la radiació solar i el màxim de sensibilitat òptica.

Això no és sorprenent. No sembla casual que els nostres ulls estiguin optimitzats per veure radiació en el màxim en intensitat de l’emissió del Sol. El que sí és sorprenent és que l’atmosfera sigui transparent per a aquest màxim. No hi ha cap raó fonamental perquè això hagi de ser així. Només les ones òptiques i les de ràdio poden travessar l’atmosfera. Els raigs ultraviolats són absorbits per la capa d’ozó i bastant part de l’infraroig és absorbit pel vapor d’aigua i diòxid de carboni arribant únicament als més alts cims muntanyosos. De fet, l’única manera de poder visualitzar aquestes senyals és posar el telescopi fora de l’atmosfera, cosa que només va poder fer-se a partir de la segona meitat del segle XX. Tot i així una mica d’ultraviolada i una mica d’infraroig sí arriben.

Podem dir, sense cap gènere de dubtes, que hem tingut sort. Si la temperatura del Sol o les condicions atmosfèriques haguessin estat sensiblement diferents, segurament veuríem el cel més fosc del que ho veiem i l’astronomia tal com la coneixem mai no s’hagués desenvolupat. Us imagineu un cel nocturn gairebé sense estrelles i com hagués influenciat en la Història de la Humanitat?

A l’estudi de tota aquesta gamma de radiacions emesa pels cossos de l’espai se li diu radioastronomia. Si es diu així, no utilitzarà telescopis, sinó radiotelecopis. Però no us deixeu impressionar per la paraula. No són més que enormes plats parabòlics molt més sensibles que els telescopis òptics que poden captar senyals increïblement febles. Carl Sagan deia que alguns eren capaços de mesurar l’energia equivalent a la que desprèn un floc de neu al caure. Una altra maca comparació és que poden detectar un senyal de ràdio tan feble que faria falta que estigués incidint en 1 centímetre quadrat de superfície del telescopi uns 66.000 bilions d’anys per transportar una sola caloria d’energia a aquesta superfície (una caloria és l’energia necessària per augmentar la temperatura d’un gram d’aigua en un grau centígrad i l’Univers té "només" 15.000 milions d’anys).

El nostre Sol és un fort emissor òptic, cosa que ens impedeix veure la resta de les estrelles de dia, però és un feble ràdio-emissor comparat amb els objectes importants cosmològicament. De fet, la Terra rep de l’ordre de 1000 vegades més radioenergía cada segon de la Via Làctia que la procedent del Sol i 100 milions de vegades més de radiació visible del Sol que tots els altres cossos celestes visibles junts.

Avui dia es detecten ones de ràdio, radiació infraroja, raigs X, raigs gamma … En una paraula: tot l’espectre electromagnètic. Molts aspectes de les zones llunyanes de l’Univers mai podrien haver estat descobertes sense la radioastronomia.

Pararem aquí? Doncs no: la recerca continua i quant queda per descobrir!

Font:
http://historias-de-la-ciencia.bloc.cat/post/1052/83098

Quant a omalaled

Me llamo Fernando y soy un apasionado de la ciencia y admirador de los científicos y ténicos de todas las épocas. Espero disfrutéis sabiendo un poquito más de ellos.
Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.