Astronomía en Casa presenta investigación sobre la refracción de la luz en los exoplanetas

¿Se ha preguntado cuando usted va en la carretera por qué se refleja el cielo cuando hace mucho calor? Pues esto se debe a la refracción de la luz, un fenómeno que sucede en el medio atmosférico y se conoce como refracción atmosférica.

Para ahondar en el tema, Astronomía en Casa entrevistó al astrónomo hondureño José Arita, quien dirige actualmente una investigación sobre la refracción de la luz en la atmósfera de los exoplanetas, en la Universidad de Virginia.

La investigación consiste en conocer cuál es la refracción de la luz en los exoplanetas y qué es lo que va pasando a medida ocurre este fenómeno. “El tránsito de un exoplaneta se trata del momento en que  pasa por enfrente el cuerpo celeste de la estrella y cómo se refracciona la luz”, explicó José Arita.

Asimismo, dijo que el espectro de tránsito mide la cantidad de la luz recibida por una estrella antes y durante el tránsito, permitiendo así hacer comparaciones entre ellas, es por esta razón que partes del planeta son opacas para cada longitud de onda de luz en la cual la atmósfera puede ser opaca para ciertas longitudes y transparente para otras.

La refracción es el cambio de la trayectoria de la luz, esto ocurre por la interacción que la onda electromagnética tiene con los átomos y moléculas en la atmósfera la que también puede tornarse curva dependiendo de la gravedad.

En el caso de los exoplanetas, la velocidad efectiva de la luz puede verse reducida cuando pasa por un gas de partículas, ya que la refracción sucede cuando la velocidad efectiva cambia con respecto a la posición, en comparación podría decirse que es el mismo efecto de lo que sucede con las olas del mar, que bajan según sea la profundidad.

Arita comenta que otro fenómeno que altera la refracción es la polarización, ocurre cuando hay una separación del ion y la nube de electrones en un átomo o molécula por un campo eléctrico aplicado, en este caso la onda electromagnética.

Las cargas separadas luego producen sus propios campos eléctricos, lo que se suma a la onda original cambiando la forma en que se propaga la luz, en tal efecto la luz debe empujar las cargas a medida que se mueve a través del gas, es decir que cuando la frecuencia de la luz es casi la misma que la del movimiento orbital de los electrones en el átomo, la resonancia puede ocurrir causando movimientos mucho más grandes produciendo un doblete de sodio en la luz óptica.

Los estudios previos que incluyen refracción han utilizado un modelo simple para el gas en el que la refracción y la absorción varían lentamente, sin embargo, para este fue utilizada otra metodología que demuestra valores más certeros y diferencias más pronunciadas entre la refracción y la absorción, ignorando el doblete de sodio.

La metodología empleada en esta investigación fue la utilización de la “ecuación de lente delgado” para encontrar el camino que toma la luz dada la flexión del planeta, también se incluyeron átomos de hidrógeno, helio y sodio en el índice de refracción y el coeficiente de absorción.

Se calculó el aumento y la absorción de cada trayectoria para poder conocer el flujo de la estrella y finalmente se escribió un código en Python para llevar a cabo estos cálculos y trazar los resultados.

En síntesis, se podría decir que esta investigación sirvió para encontrar una dependencia de longitud de onda y la posición en la flexión de la luz, también se encontró que cuanto más cerca esté el planeta del centro de la estrella, menor será la diferencia de las imágenes con o sin flexión.

Como una última conclusión, se puede decir que la longitud de onda de la luz está más cerca de la línea de absorción de N a D, lo cual representa una flexión pequeña que aumenta cuanto más lejos está la longitud de onda.

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