La luz polarizada en el universo

La astronomía requiere de la luz que proviene de los astros para conocer las pistas que posteriormente llevan a entender los procesos físicos que ocurren en el espacio exterior y descubrir las propiedades del medio. Por otro lado, lo que se puede medir directamente de la luz, en general, es la intensidad de esta. Los detectores de luz convierten los fotones en electrones fundamentalmente, y la electricidad es ya más sencilla de medir. Ahora bien, haciendo uso de tecnología óptica es posible separar la luz en longitudes de onda (“colores”) cuya abundancia relativa permite inferir la presencia de ciertos elementos químicos y moléculas en los astros, además de sus velocidades por medio del efecto Doppler.

A la técnica de separar la luz en longitudes de onda y medir la intensidad de la luz en ellas le llamamos espectroscopía. Hay otra propiedad de la luz que es la polarización; partiendo del hecho de que la luz se puede estudiar como una onda, el sentido y la dirección de vibración puede estar definido, por una línea, un círculo o una elipse en forma más general; a esto le llamamos estado de polarización.

La luz del Sol, sin embargo, en general no está polarizada, pero se polariza al reflejarse en alguna superficie a un ángulo dado, esta es la razón por la cual utilizamos lentes polarizados para eliminar reflejos brillantes y molestos que provienen, por ejemplo, de un automóvil frente a nosotros. Utilizando elementos ópticos similares a los lentes polarizados, y con la ayuda de un telescopio, es posible medir la cantidad de luz polarizada que proviene de los astros.

Hace una semana se llevó a cabo el 5to Coloquio Nacional de Polarización en Astronomía (http://dep.fismat.ibero.mx/cnpa5/home/landing/) organizado por la Universidad Iberoamericana, por supuesto en forma virtual debido al coronavirus. En este coloquio participamos investigadores de México, Sudamérica, Estados Unidos y Europa. Se presentaron resultados de investigaciones recientes en diferentes áreas de la astronomía, todo relacionado con la polarización y las pistas que esta propiedad de la luz puede darnos para entender lo que pasa en el universo a diferentes escalas.

En galaxias, por ejemplo, se discute como la luz polarizada es producto de los fuertes campos magnéticos que existen en el agujero negro, situado generalmente al centro de algunas galaxias. Las galaxias son aglomeraciones de estrellas, gas y polvo esencialmente, de manera que la luz proveniente de ellas no debería estar polarizada, sorprendentemente en algunos casos hasta el 40% de la luz es polarizada en forma lineal o circular. Resulta que la luz, al ser una onda electromagnética, es susceptible a los campos magnéticos, así la polarización nos puede ayudar a entender que ocurre en los horizontes de un agujero negro que está “consumiendo” material y cómo es que se genera tan tremendo magnetismo.

En las estrellas la luz polarizada está relacionada también con los campos magnéticos, sin embargo, el mecanismo físico que los produce es bastante diferente. Además, dependiendo de la etapa evolutiva de las estrellas la cantidad de luz linealmente polarizada puede deberse al polvo del medio, donde probablemente se pueda formar un sistema planetario.

Finalmente, en la escala de las distancias más cortas en la astronomía, se encuentra el Sistema Solar. Además del estudio de las manchas solares, la luz polarizada permite estudiar las propiedades de cuerpos menores, como los asteroides y los cometas, incluso aquellos potencialmente peligrosos para la tierra. Aquí lo importante son las propiedades superficiales y las condiciones bajo las cuales la luz del Sol es reflejada. Así se pueden conocer la composición, la mineralogía, las relaciones entre diferentes grupos de objetos y todo al final para entender cómo se formó y como evolucionó nuestro Sistema Solar.

La polarización de la luz es importante para entender cómo funciona este universo en que nos tocó vivir, piénsalo la próxima vez que te pongas unos lentes para el Sol.

Instituto de Astronomía UNAM Campus Ensenada