Decifrando a luz

Cada elemento químico da natureza tem uma assinatura. Uma impressão que o distingue dos demais e o torna único, assim como cada um de nós. Em Química dizemos que ele tem seu próprio espectro, e o estudo desses espectros recebe o expressivo nome de espectroscopia.

A espectroscopia é a decomposição da luz (ou de outra radiação eletromagnética) nos seus elementos constituintes, que chamamos espectro. Um exemplo concreto é o arco-íris, um espectro de baixa resolução da luz solar.

Luz e magia
Amostras desse ou daquele elemento, inorgânico ou não, podem ser aquecidas ou energizadas até o ponto em que passam a emitir luz. Diferentes elementos absorvem e emitem luz de formas diferentes, e a análise de seus espectros permite diferenciá-los.

Cada raio de luz de uma cor corresponde a uma determinada frequência e comprimento de onda. A frequência da luz emitida ou absorvida por um átomo ou molécula depende de sua estrutura e dos possíveis movimentos de suas partículas.

Para os químicos, a espectroscopia é geralmente pensada apenas em termos terrestres, mas ela não é somente um fenômeno local. É justamente quando pensamos no Universo que ela ganha proporções extraordinárias – quase mágicas.

Imagine desvendar a composição química da atmosfera de um planeta, uma estrela ou nebulosa sem nunca ter ido até lá, nem mesmo enviado uma sonda. Pense em estudar com precisão os gases presentes no Sol, sem o menor risco de se queimar ou ficar cego.

Aplicada à Astronomia, a espectroscopia permite determinar com precisão a classe espectral das estrelas e sua evolução. Tudo o que sabemos do universo distante é trazido pela luz. E a luz traz informação. Essa é a “magia” da espectroscopia.

Espectro
O INTERVALO completo da radiação eletromagnética. Fonte: Wikimedia Commons.

Um novo elemento
Quando em 1859 os alemães Gustav Kirchhoff (1824-1887) e Robert Bunsen (1811-1899) desenvolveram os fundamentos experimentais para a interpretação dos espectros das substâncias, começou uma caçada aos espectros das estrelas.

Foi exatamente numa dessas análises que aconteceu uma descoberta fantástica: um elemento químico até então desconhecido na Terra.

Era o dia 29 de agosto de 1864 quando o astrônomo amador William Huggins (1824-1910) estava observando espectros de estrelas através de seu telescópio. Ele sabia que esses espectros eram parecidos com o do Sol, que também é uma estrela.

Entretanto, ao observar uma nebulosa ele encontrou algo surpreendente. Huggins observou duas linhas esverdeadas no espectro de emissão da nebulosa conhecida como Olho do Gato, na constelação do Dragão.

Os cientistas da época tentaram em vão combinar de todas as maneiras os gases conhecidos, mas não conseguiram reproduzir aquelas linhas. Assim, concluíram que haviam descoberto um novo elemento químico.

Era o nebúlio. Observações em maior resolução mostraram outras linhas no espectro do nebúlio. Um modelo atômico do novo elemento fez surgir outros hipotéticos elementos, como o protofluor.

NGC 6543
NEBULOSA Olho de Gato (NGC 6543), cujo espectro foi primeiro observado por Huggins.

Sucesso da ciência
Foi só em 1927 que a confusão se desfez. O astrofísico americano Ira Bowen (1898-1973) sugeriu que o nebúlio na realidade era o átomo de oxigênio duplamente ionizado.

Ele especulou que os cientistas, em suas tentativas de reproduzir o espectro das nebulosas, desconsideraram a baixa pressão existente nessas nuvens espaciais (somente cerca de mil átomos por centímetro cúbico).

As linhas adicionais mais fracas foram explicadas de maneira semelhante.

Nem nebúlio, nem protofluor. O que restou foi a consolidação da espectroscopia, talvez um dos maiores sucessos na história da ciência – a base para o entendimento da natureza do Universo, que em última instância fala conosco por meio de sua luz.  Fim

 

As cores das estrelas
Divulgação científica

» Publicação em mídia impressa:
• Mattos-Costa, F. I. Decifrando a luz. Tribuna de Santos, Santos, 14 abr. 2008. Caderno de Ciência e Meio Ambiente, p. D-4.

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