¿Cómo estudiamos los elementos químicos en el Universo?

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elementos químicos en el universo
El estudio de los elementos químicos en el universo ha abierto la puerta a grandes descubrimientos.

Estudiar los elementos en el universo ha sido un logro de varias generaciones, y sus resultados aún nos asombran.

Muchas veces hemos visto en las películas de ciencia ficción hablar a los personajes de elementos encontrados en naves y equipos, que no pertenecen a la tabla periódica, vehículos hechos con elementos de otros mundos desconocidos en la Tierra.

Ahora sabemos que eso no es así, y que los elementos que encontramos en nuestro planeta, los podemos localizar en los rincones más remotos del universo observable. Pero ¿cómo es posible para los científicos del mundo poder observar algo tan pequeño como un átomo o una molécula, y distinguirlas entre si a miles de años luz de distancia?

Espectro de Newton
Newton fue de los primeros en investigar el espectro de la luz, mediante la descomposición en sus colore.

Todo inicio en el siglo XVII, durante la época de los grandes descubrimientos científicos, cuando Sir Isaac Newton (1642 – 1726) descubrió las propiedades de la luz al hacer pasar un rayo de sol por un prisma y éste logró dividirse en distintos colores, o espectro. El siguiente paso se dio durante el siglo XIX, primero con los descubrimientos de León Foucault, los cuales demostraban como las secuencias de líneas que presentaba el espectro; líneas espectrales, correspondían a cada uno de los elementos químicos, con el desarrollo del espectroscopio por G. Kirchhoff y R. Bunsen se demostró sin lugar a duda que la espectroscopia era la herramienta perfecta para el análisis de los elementos químicos.

No paso mucho tiempo antes de que estas herramientas se pusieran al servicio de la astronomía, al hacer pasar la luz de las estrellas por espectroscopios, se logró inicialmente clasificar las estrellas en distintos tipos espectrales, que indicaban la temperatura aproximada de las estrellas y por ende su masa. El trabajo realizado en su mayoría por Annie Jump Cannon (1863-1941),  y mas adelante, Cecilia Payne utilizando los trabajos de Cannon en sus tesis sobre Atmósferas Estelares (1925), demostró también que esos espectros, espectros de emisión, es decir que emiten radiación, indicaban la presencia y abundancia de los elementos hidrógeno y el helio, en su mayoría, contraviniendo las teorías de la época.

El espectro nos ayuda a identificar los elementos químicos
Espectro de absorción del hidrógeno. Los átomos al absorbe fotones crean patrones en ele espectro, cada linea corresponde a un nivel de energía de los electrones de cada elemento. Los espectros son como la huella digital de los elementos.

Mas adelante, utilizando la radiación que emiten las estrellas, fue posible realizar análisis espectro gráficos a nubes moleculares, discos protoplanetarios e incluso galaxias lejanas, ya que al pasar la radiación por estos cuerpos parte de la luz es atrapada por los distintos elementos que la componen, resultando en espectros de absorción, es decir que absorben la radiación de las estrellas, cada uno correspondiente a un elemento o molécula distinta.

Fue entonces la espectroscopia, la puerta principal al descubrimiento de distintos elementos químicos y compuestos en el universo, utilizando longitudes de onda distintas al visible, como microondas o rayos X, ha sido posible detectar moléculas de agua y orgánicas a lo largo y ancho de nuestra galaxia.

Gran Telescopio Milimetrico
El GTM o gran telescopio milimétrico, nos ayuda a estudiar los elementos químicos en el universo

Hoy en día gracias a potentes radiotelescopios en tierra, como el Gran Telescopio Milimétrico GTM, ubicado en la sierra de Puebla, que ha estudiado estrellas en formación, nubes moleculares, así como discos protoplanetarios mostrándonos su composición, así como su evolución. Del mismo modo, telescopios en órbita rastrean longitudes de onda que van de visibles hasta rayos X, permitiéndonos ver el interior de grandes nubes de gas y polvo, cuna de las estrellas y sistemas planetarios, revelándonos su composición química e incluso reacciones químicas que se dan en distintas regiones de formación estelar. Incluso se ha podido analizar la composición química de planetas fuera de nuestro sistema solar, permitiéndonos entender su evolución y, quizás en algún futuro cercano, será posible detectar alguna atmósfera, en algún planeta lejano, compatible con la vida como la conocemos.

Es así como los científicos y astrónomos, hoy en día pueden estudiar los elementos químicos en el universo, estudiando lo mas pequeño para entender lo más grande.

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