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De qué manera se relacionan los átomos y la luz

Los astrónomos suelen decirnos que en las estrellas hay hidrógeno, helio, carbono, etc.; pero, ¿cómo pueden asegurarnos de qué están hechas las estrellas, si se encuentran a millones de millones de kilómetros de nosotros? Hay un sólo hilo que nos une con ellas por el espacio: la luz. Analizándola por medio del espectroscopio los científicos han descubierto de qué materiales están hechas las estrellas. Pero para comprender esto debemos saber de qué manera se relacionan los átomos con el fenómeno de la luz.

Si tenemos dos bolas de billar y hacemos que una choque con la otra, puede suceder que una bola le entregue a la otra parte de su energía y entonces, después del choque, las dos estarán en movimiento. Pero también puede suceder que le entregue toda la energía que traía, al punto que la primera quede en reposo mientras que la que estaba quieta adquiera el movimiento. En este caso se dice que hay una transferencia total de la energía contenida.

La luz, a la que podemos imaginar como una lluvia de partículas llamadas fotones, al chocar contra los átomos do cualquier objeto también entrega a éstos buena parte de su energía.

En tal caso suele decirse que los átomos están excitados. La excitación, o la absorción de energía, se manifiesta como una perturbación en la distribución normal que tienen los electrones en las capas, sobre todo en las más externas. También puede suceder que el átomo pierda algún electrón durante el choque; en este caso se dice que queda ionizado. Este hecho de quedar excitado o ionizado no sólo es provocado por la luz, sino que también puede ocurrir en el choque con otros átomos, debido a que todos olios poseen pequeños movimientos. Si imaginamos dos niños que tomados de las manos giran circularmente, y además se mueven acercándose y alejándose uno de otro, tendremos en este juego una idea de lo que ocurre entre dos átomos que forman una molécula. Mientras las moléculas realizan movimientos rotatorios, los átomos vibran. Y estos movimientos de agitación crecen a medida que aumenta la temperatura del cuerpo. De modo que, simplemente, calentando un cuerpo nosotros podemos lograr la excitación de sus átomos. Supongamos que calentamos una varilla de hierro hasta ponerla al rojo: si la observamos a plena oscuridad, comprobaremos que irradia luz en todo su alrededor. ¿Qué está sucediendo entonces? Los átomos de la varilla no aceptan los desarreglos que se producen en sus capas por efecto del aumento de energía, en este caso calórica, y reaccionan rápidamente para volver a su estado normal. ¿Cómo lo logran? Los electrones de los átomos de la varilla que han sido sacados de sus capas por la energía calórica, tienen que ser repuestos; entonces cuando los electrones dan los saltos de una capa a otra, para ocupar los lugares vacíos, los átomos emiten radiaciones luminosas.

Así como las gotas de lluvia van en busca de los niveles más bajos, el átomo también trata de volver a sus niveles normales, emitiendo en forma de luz la energía que adquiere desde el exterior. Las radiaciones emitidas dependen de las capas en las cuales se verifica el salto de los electrones; así se han clasificado en dos partes dichas radiaciones: si el salto se realiza en las capas internas, se tienen los conocidos rayos x y si el salto ocurre en las capas externas, se produce el espectro óptico, o sea la luz visible para nuestros ojos.

Pero hay todavía algo sorprendente, y es que los átomos de cada elemento pueden absorber o emitir luz solamente de un determinado color. De aquí que cada sustancia pueda ser identificada por el tipo de luz que emite o absorbe. Por ejemplo, el sodio tiene su espectro característico, que es una línea amarilla, y lo mismo sucede con el hidrógeno, el oxígeno, y todos los demás elementos.

Así, pues, no puede extrañarnos que los astrónomos conozcan, por medio del análisis de la luz, cuáles son los elementos que forman las estrellas del Universo.