O que é espectroscopia
A luz pode ser aberta num arco-íris de cores, o espectro. Cada material emite, absorve ou reflete as cores da luz de um jeito próprio, que depende da composição, da temperatura e do movimento. A espectroscopia é estudar os astros a partir desses padrões detalhados de cores.
Enquanto as imagens (as fotografias) mostram o tamanho, a forma e a estrutura dos objetos, os espectros revelam detalhes que nenhuma foto mostra. Com eles, os astrônomos sabem, por exemplo, que:
- 91,2% dos átomos do Sol são de hidrogênio;
- há vapor de água na atmosfera do planeta WASP-39 b, a 700 anos-luz;
- a galáxia do Rodamoinho (Whirlpool) se afasta de nós a 460 km por segundo.
Quase tudo o que sabemos sobre a composição, a temperatura e o movimento de planetas, estrelas e galáxias vem da espectroscopia.
O código de barras do Sol
Quando a luz do Sol passa por um prisma ou instrumento parecido, aparecem quase todas as cores, mas com faixas escuras no meio, como um código de barras. Elas surgem porque o gás na superfície do Sol, e acima dela, absorve parte da luz que vem de baixo. Cada tipo de gás absorve cores específicas, sempre as mesmas. Lendo quais faixas estão faltando, descobre-se de que gases o Sol é feito.
Foi assim que o hélio foi descoberto, em 1870, no espectro do Sol, antes de ser encontrado aqui na Terra. Hoje a maioria das linhas do espectro solar já foi identificada, mas não todas.
O que um espectro revela
| Pergunta | Como o espectro responde |
|---|---|
| Do que é feito? | Cada elemento químico deixa linhas em cores específicas. |
| Quão quente é? | A temperatura muda as cores dominantes: estrelas mais quentes são azuladas; as mais frias, avermelhadas. |
| Está se movendo? | Pelo efeito Doppler, as linhas se deslocam para o vermelho quando o objeto se afasta e para o azul quando se aproxima. |
| Tem planeta em volta? | Pequenas variações no espectro de uma estrela ajudam a detectar e estudar planetas ao redor dela. |
A espectroscopia também é usada fora da astronomia: em ciência de materiais, geologia, medicina, perícia criminal e segurança alimentar.
Muito além das cores que vemos
A luz visível é só uma pequena faixa do espectro eletromagnético, que vai das ondas de rádio, as mais longas, até os raios gama, as mais curtas, passando por micro-ondas, infravermelho, ultravioleta e raios X. Telescópios diferentes observam faixas diferentes: o observatório espacial Chandra, por exemplo, capta raios X. Fazer espectroscopia em várias faixas revela coisas invisíveis aos nossos olhos.
Como se faz na prática
No telescópio, quem separa a luz é o espectrógrafo. Ele abre a luz da estrela numa faixa de cores e a registra numa câmera. Mas a câmera só registra pixels: para saber a qual cor exata cada pixel corresponde, é preciso uma "régua".
Essa régua vem de lâmpadas de calibração, com gases como argônio e neônio, que emitem linhas em cores conhecidas com precisão. Os observatórios publicam atlas dessas lâmpadas. A nota técnica 133 do Grupo Isaac Newton, em La Palma, por exemplo, mostra as linhas das lâmpadas de cobre-argônio e cobre-neônio do espectrógrafo IDS em dezenas de configurações. Depois, programas como o IRAF são usados para identificar as linhas da lâmpada, montar a régua e aplicá-la ao espectro da estrela.
A nota técnica e o IRAF estão nas fontes desta lição, logo abaixo.
Resumo
- Espectroscopia é estudar os astros separando a luz em cores e analisando o padrão.
- As linhas escuras ou claras do espectro revelam do que o objeto é feito; o hélio foi descoberto assim.
- O espectro também mostra temperatura e movimento (pelo efeito Doppler).
- No telescópio, o espectrógrafo faz a separação e lâmpadas de calibração servem de régua.
Teste o que você aprendeu
1. O que causa as faixas escuras no espectro do Sol?
Cada gás absorve sempre as mesmas cores: é como uma impressão digital química.
2. Qual elemento foi descoberto primeiro no Sol e só depois na Terra?
O hélio apareceu no espectro solar em 1870, antes de ser encontrado na Terra.