Caçant espectres

Caçar espectres pot resultar una activitat molt interessant, a l’abast de tothom amb mitjans senzills, i que ens pot aportar molta informació científica de forma gairebé instantània sobre qüestions que, certament, poden ser transcendents.

Però no, si estàveu pensant en Egon Splenger, o potser en abraonar-vos sobre la ouija sento decebre-us, avui no parlarem de fantasmes. De moment, tot i que no ho descarto, encara no he començat a endinsar-me seriosament en el món dels fenomens paranormals. De moment em quedo atrapat en la ciència més tradicional, especialment en l’astronomia, que segurament és la més transcendent de les ciències doncs ens parla a cau d’orella de qui som, amb xiuxiuejos subtils, avui en forma de fotons, però avui també potser, amb un compàs més de la música de les esferes...

Els dimecres a la tarda tenim les portes obertes al públic a l’Observatori Can Roig, seu d'Astrogirona, i les persones que ens visiten poden gaudir de franc de les instal·lacions i de l’observació de tots els objectes celestes que tinguin a bé deixar-se observar. I el passat 5 de novembre ens vam dedicar a fer una astronomia una mica diferent, vam practicar l’espectroscòpia.

Feia temps que disposàvem d’una xarxa de difracció Baader, el que ens permet descomposar la llum d’un astre en tots els colors del seu espectre, de forma similar al que succeeix amb l’arc de Sant Martí, tot i que en aquest cas la descomposició de la llum s’esdevé mitjançant la refracció i reflexió en les gotes d’aigua que actuen com un prisma. Ja havíem observat espectres en altres ocasions, però no els havíem capturat ni estudiat abans i el cert és que us animem a provar-ho, és molt interessant.

Resulta molt bonic i sorprenent observar directament amb l’ocular qualsevol estel i, al seu costat, un magnífic arc de Sant Martí, més celestial que mai. I si podem estudiar amb detall aquest espectre podrem arribar a conèixer les propietats físiques i sobretot químiques de l’astre en qüestió.

Per a iniciar-nos en aquesta tècnica vam triar l’estel Vega, encara ben visible a primeres hores del vespre. Totes les imatges que acompanyen a aquest text són de Vega, les de color les vam obtenir amb una càmera Atik 16IC Colour i les monocromes amb una QHY5.

Però tant o més sorprenent que l’observació directa és observar en vídeo en temps real l’espectre obtingut. Les càmeres són molt més sensibles que els nostres ulls i, si en la visió directa amb l’ocular pot costar una mica observar les famoses bandes d’absorció que identifiquen els elements químics presents, el vídeo mostra immediatament aquesta signatura química. Val a dir que, per als iniciats, la simple visió directa d’aquestes bandes fosques va ser fins i tot emocionant i tots ens vam sentir com Edwin Hubble per uns moments! Sempre hem llegit sobre el desplaçament al vermell de les galàxies gràcies a l’efecte Doppler, i finalment tenir la possibilitat de poder veure-ho i mesurar-ho en directe és una sensació molt agradable.

L’observació sempre és molt gratificant, però amb l’espectroscòpia el millor sens dubte ve després. Amb el software gratuït Visual Spec podem analitzar de forma ràpida i senzilla, i també molt didàctica (el que més m’agrada d’aquest programa), els espectres obtinguts, tenint cura de col·locar el color vermell a la dreta.

El programa ens mostra en un gràfic la intensitat per píxel de cada longitud d’ona concreta. Així, en l’eix X tenim la longitud d’ona en Àngstroms i en l’eix Y la intensitat per píxel. De forma abreujada, com que cada element químic emet o absorbeix llum en una certa longitud d’ona, analitzant els patrons de cada espectre obtingut podrem arribar a saber quins elements químics estan presents en l’objecte estudiat.

El problema és que amb equips tan senzills com la nostra xarxa de difracció no podem obtenir espectres d’alta resolució (malauradament els bons sistemes d’espectroscòpia són força cars), i haurem de procedir com autèntics pioners de la química per acabar de treure l’entrellat químic de Vega. Com que molts elements diferents estan actius en longituds d’ona molt similars és complex poder discernir en baixa resolució quins elements químics en concret estem estudiant. Visual Spec ens ho posa fàcil, però cal certa dedicació i, com a científics pacients, en Jordi Arnella, en Francesc Picó i jo mateix no vam defallir i vam obtenir els nostres primers resultats, que compartim aquí amb vosaltres.

I això ha estat només el principi. Podem capturar espectres de diferents tipus d’estrelles per estudiar la seva classificació i evolució, del Sol, dels planetes del nostre sistema, de nebuloses, de cometes per tal d’esbrinar la seva composició química i, fins i tot, jugar a cosmòlegs innocents, doncs pel desplaçament cap al color vermell o blau de l’espectre de les línies visualitzades podem calcular la distància a galàxies i quàsars, comprovar si els objectes celestes se’ns apropen o allunyen i mesurar l’expansió de l’univers. Tot un món nou de possibilitats de recerca al nostre abast d’una forma senzilla i gairebé immediata.

I recuperant el tema de la música de la esferes i com a curiositat, el programa Visual Spec incorpora una funcionalitat especial, encara que molt limitada però també interessant. Pot convertir els nostres espectres en una melodia matemàtica. Bé, potser dir melodia resulta agosarat però, un cop has “descobert” quina és la composició química de Vega, qui podria resistir la temptació de saber com sona l’espectre d’una estrella?

Tu també pots fer-ho! Necessitaràs un telescopi i una càmera i certa experiència en la seva operació i, és clar, la teva xarxa de difracció, pots fer servir aquesta, per exemple.

Amb el programari tens diverses opcions disponibles, a nivell personal jo us recomano el primer:

Visual Spec.
ISIS.
RSpec.