Diferentes tipos de luz nos informam sobre os elementos presentes em corpos
celestes
| Destaques: – Existem diferentes tipos de luz, visíveis ou invisíveis; – Cada elemento químico produz uma “assinatura” de luz; – Comparando as “assinaturas” de luz de corpos celestes com as dos elementos químicos, podemos saber do que os astros são feitos. |
Nós sabemos muito bem do que o Sol e outras estrelas são feitos, mesmo sem nunca termos chegado perto deles. Praticamente todo o conhecimento da astronomia vem de uma única fonte, a luz! É a partir dela que conseguimos saber qual a composição química, temperatura, velocidade, dentre outras características dos corpos celestes.
A luz pode ser entendida como uma onda eletromagnética, possuindo um certo comprimento de onda e frequência. O comprimento de onda é a medida da distância entre duas cristas (ou picos), enquanto a frequência é a medida de quantas oscilações a onda faz por intervalo de tempo. Tipos diferentes de luz apresentam comprimentos de onda e frequências diferentes. Por exemplo, a luz vermelha possui um comprimento de onda maior, e uma frequência menor, do que a luz azul.
Os seres humanos conseguem ver apenas as cores do arco-íris, mas a luz pode ter outras “cores” que não podemos enxergar. O nome dado para todas as formas que a luz pode ter é espectro eletromagnético. Nele, podemos observar a distribuição de todas as “cores”, ou formas, que a luz pode ter: rádio, micro-ondas, infra-vermelho, óptico, ultra-violeta, raios-x e raios-gama. Você provavelmente já ouviu falar de todos esses tipos de radiação. As ondas de rádio podem ser transmitidas por antenas de rádio. A radiação de micro-ondas é aquela que aquece sua comida no aparelho de micro-ondas. A radiação infra-vermelha está associada ao calor. Por sua vez, toda a luz que conseguimos ver corresponde a ondas visíveis, ou ópticas. A radiação ultra-violeta é aquela emitida pelo Sol, nociva à saúde caso o protetor solar não seja usado. Nos consultórios médicos encontramos os aparelhos de raios-X, que permitem a observação dos nossos ossos, enquanto a radiação gama é observada em algumas explosões no Universo, e também é aquela que transformou Bruce Banner no Hulk, nas histórias em quadrinhos!
Diferentes propriedades de uma estrutura podem ser observadas com cada tipo de radiação. Por exemplo, quando tiramos uma foto do nosso corpo com um celular ou câmera fotográfica, podemos ver apenas estruturas do nosso exterior, como nossa pele, olhos e cabelos. Se vamos ao médico e tiramos uma radiografia, conseguimos ver nossos ossos, por baixo de nossa pele. Isso também acontece para as estruturas no Universo. Cada tipo de radiação mostra uma informação diferente. Na figura 3, temos um exemplo de uma galáxia observada em raios-x, infra-vermelho e óptico, sendo que cada imagem mostra uma estrutura diferente da mesma galáxia.
A composição química dos corpos celestes pode ser compreendida através de informações precisas obtidas pela luz. Isso porque cada elemento químico possui uma assinatura única na forma de luz, o equivalente a nossa impressão digital. Essa assinatura, que chamamos de linhas espectrais, é composta por uma combinação de faixas de luz de comprimentos de onda específicos para cada elemento. Assim, ao comparar a luz que vem das estrelas e galáxias com a assinatura dos elementos químicos, podemos descobrir a composição química do objeto celeste.
A primeira pessoa que avaliou quais elementos estavam presentes no Sol, e em quais quantidades, foi a astrônoma Cecilia Payne-Gaposchkin. Em sua tese de doutorado, em 1925, ela propôs pela primeira vez um método para medir as linhas espectrais e assim obter a abundância (quantidade) de cada elemento químico. Assim, ela descobriu que as estrelas são formadas majoritariamente de hidrogênio e hélio. Outros elementos, como carbono, sódio e magnésio estavam presentes, mas em menor quantidade. Suas descobertas não foram aceitas imediatamente por outros cientistas da época, mas não demorou muito para que os pesquisadores chegassem à conclusão de que ela estava certa. Graças ao trabalho de Cecilia, hoje podemos apontar nossos telescópios para as estrelas e nebulosas do universo e saber do que eles são feitos, sem precisar nos aproximarmos delas!
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Colaboração: Larissa Takeda
Fontes consultadas:
– Oliveira, K. S.; Saraiva, M. F. O., Astronomia & Astrofísica: 4. ed. São Paulo: Livraria da Física, 2017
– https://galah-survey.raioorg/public
– http://science.nasa.gov/ems/09_visiblelight
– Ignotofsky, R., tradução de Augusto, S., As Cientistas – 50 mulheres que mudaram o mundo: 1 ed. São Paulo: Blucher, 2017
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(Editoração: Vinicius Anelli, Fernando Mecca e Caio Oliveira)