Utilizan un "peine" láser para desenmarañar la luz del Sol

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Utilizan un "peine" láser para desenmarañar la luz del Sol

Por : Marisa Raich 05-09-2008

Estudios recientes muestran que la velocidad de expansión del universo se está acelerando, observación atribuida a una misteriosa "energía oscura".

Escrito por: Jeff Hecht

Los "peines" de luz láser han dado un paso clave desde el laboratorio hasta el observatorio, donde han sido utilizados para observar el espectro de luz del Sol. En el futuro, podrían divisar planetas similares a la Tierra que orbiten otras estrellas, e investigar la historia de la expansión del cosmos con una exactitud sin precedentes.

Los astrónomos miden la velocidad de un objeto comparando las longitudes de onda de las líneas de su espectro con las longitudes de onda de fuentes de laboratorio, tales como lámparas de torio-argón. Esto les permite determinar cuánto han cambiado las líneas observadas –hacia longitudes de onda más cortas o más largas- debido al movimiento del objeto hacia la Tierra o alejándose de ella.

No obstante, las líneas de la fuente de laboratorio no se reparten uniformemente por el espectro, y difieren en intensidad. Como resultado de ello, los astrónomos sólo pueden medir tales desviaciones Doppler con una exactitud que varía entre 0,6 a 10 metros por segundo en el espectro óptico y cercano al infrarrojo.

Desgraciadamente, tal sensibilidad no es suficiente para hallar pequeños exoplanetas observando la pequeña atracción que ejercen en sus estrellas huéspedes. La Tierra, por ejemplo, difiere de la velocidad del Sol en sólo unos 0,1 metros/segundo.

Un peine de frecuencia es la luz de una pulsación de láser. Sus colores sólo se revelan al observarlos con un espectrómetro de alta resolución© Crédito imagen: Theodor Hänsch (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Ahora los astrónomos adoptan un nuevo enfoque: manipular una larga serie de pulsaciones muy cortas emitidas por un láser especialmente diseñado.

La luz rebota una y otra vez entre un par de espejos, uno de los cuales transmite una fracción de la luz como un rayo láser. El intervalo entre los pulsos es el tiempo que necesita la luz para hacer un viaje de ida y vuelta entre los espejos láser.

Cuando los pulsos pasan por un prisma, su espectro resulta un peine de finas púas separadas por la frecuencia de los pulsos láser. Las púas se pueden utilizar como referencia por la cual medir los espectros de objetos astronómicos.

Esta técnica valió a Theodor Hänsch y John Hall el Premio Nobel de Física del año 2005.

Otras Tierras

Un equipo dirigido por Thomas Udem, que trabaja con Hänsch en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica de Garching, en Alemania, ha llevado a cabo mediciones mediante peine de frecuencias en un observatorio solar. El equipo observó el Sol en una longitud de onda de 1,5 micras, en la que la calibración convencional es pobre, con la suficiente exactitud como para poder detectar desviaciones Doppler de hasta 9 metros/segundo.

"Es un resultado muy bueno que demuestra que los peines de frecuencia láser se pueden utilizar con efectividad con espectrógrafos astronómicos" ha declarado Ron Walsworth del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Su grupo ha instalado su propio generador de peines en el Observatorio Fred Whipple de Arizona. En octubre, el equipo iniciará la búsqueda de planetas de tamaño similar al de la Tierra que orbiten enanas rojas (estrellas de masa débil que serían atraídas con más fuerza que sus primas de mayor masa hacia los planetas orbitantes). "Cuanto menor sea la estrella, más fácil es descubrir una nueva Tierra", según ha declarado Dimitar Sasselov del CfA.

Udem cree que las mejoras (incluídas más púas del peine más espaciadas en el espectro) puede poner los 0,01 metros/segundo a su alcance. "Confiamos en poder utilizar 100.000 líneas, en lugar de las 58 que hemos utilizado hasta ahora" dijo a New Scientist.

Velocidad de expansión

Con tal nivel de sensibilidad, "pretendemos observar en tiempo real el cambio en la velocidad de expansión del universo" dice Michael Murphy de la Swinburne University of Technology de Australia, colaborador de Udem.

Estudios recientes muestran que la velocidad de expansión se está acelerando, observación atribuida a una misteriosa "energía oscura". Pero no está claro si la potencia de la energía oscura cambia a lo largo del espacio y del tiempo.

Para descubrirlo, Murphy propone medir la velocidad de miles de lejanas nubes gaseosas intergalácticas, y observarlas de nuevo después de 20 años para ver cuánto han cambiado debido a la expansión del espacio.

Sería una observación muy difícil, que requeriría un enorme telescopio de 42 metros para recoger suficiente luz.

Pero, como dice David Latham del CfA, "Si no sueñas no lo consigues nunca".


Crédito de la imagen: Theodor Hänsch


Traducido del inglés para Astroseti.org por Marisa Raich




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