Em 1835, o filósofo francês Auguste Comte deu um exemplo de algo que a ciência jamais poderia saber: a composição química das estrelas. Afinal, nunca seria possível ir até elas e coletar amostras. Poucas décadas depois, os cientistas estavam fazendo exatamente isso, sem sair da Terra. A ferramenta é a luz.
A luz tem impressões digitais
Em 1666, Isaac Newton mostrou que a luz branca do Sol, ao passar por um prisma, se abre num arco-íris de cores, o espectro. No começo do século 19, o óptico alemão Joseph von Fraunhofer, examinando esse espectro com instrumentos melhores, notou centenas de linhas escuras finas em posições fixas. Ninguém sabia o que eram.
A explicação veio por volta de 1859, com os alemães Gustav Kirchhoff e Robert Bunsen. Eles descobriram que cada elemento químico, quando aquecido, emite luz em cores muito específicas, e quando está entre uma fonte de luz e o observador, absorve exatamente essas mesmas cores. O padrão de linhas é único para cada elemento, como uma impressão digital.
As linhas escuras do espectro do Sol são as marcas dos elementos presentes na atmosfera solar, absorvendo cores específicas da luz que vem de dentro.
Um elemento descoberto no Sol
Em 1868, durante um eclipse do Sol observado na Índia, astrônomos analisaram a luz das bordas do Sol e encontraram uma linha amarela brilhante que não correspondia a nenhum elemento conhecido. O inglês Norman Lockyer propôs que se tratava de um elemento novo e o batizou de hélio, de Hélios, o Sol na mitologia grega.
Só em 1895 o hélio foi isolado na Terra, pelo químico escocês William Ramsay. É o único elemento químico descoberto primeiro fora do nosso planeta.
As estrelas são feitas de hidrogênio
Em 1925, a astrônoma anglo-americana Cecilia Payne, na sua tese de doutorado em Harvard, interpretou os espectros das estrelas com a física atômica recém-desenvolvida e chegou a uma conclusão surpreendente: as estrelas são feitas principalmente de hidrogênio e hélio. Na época, acreditava-se que tivessem composição parecida com a da Terra. A ideia foi recebida com desconfiança, mas logo se mostrou correta.
Muito além da química
O espectro de um objeto revela muito mais do que os elementos presentes:
- Temperatura: a forma do espectro e as linhas presentes mostram quão quente está o gás.
- Movimento: se o objeto se aproxima, as linhas se deslocam para o azul; se se afasta, para o vermelho. É o efeito Doppler, usado para medir a rotação das galáxias, a expansão do universo e encontrar planetas que fazem as estrelas balançarem.
- Campos magnéticos: campos fortes dividem certas linhas em várias.
- Pressão e densidade: mudam a largura das linhas.
Lendo atmosferas de outros planetas
Hoje, a espectroscopia permite estudar a atmosfera de planetas que giram em torno de outras estrelas. Quando um planeta passa na frente da sua estrela, uma pequena parte da luz atravessa a atmosfera dele e carrega as marcas das moléculas que existem ali. Em 2022, o telescópio James Webb usou essa técnica para detectar com clareza dióxido de carbono na atmosfera do planeta WASP-39b.
É a mesma ideia que Kirchhoff e Bunsen usaram no século 19, levada a mundos a centenas de anos-luz. A resposta à dúvida de Comte acabou estando, literalmente, na luz.
