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Polarización en astronomía

La polarización de la radiación electromagnética es una herramienta útil para detectar diversos fenómenos astronómicos . Por ejemplo, la energía puede polarizarse al atravesar p...

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La polarización de la radiación electromagnética es una herramienta útil para detectar diversos fenómenos astronómicos . Por ejemplo, la energía puede polarizarse al atravesar polvo interestelar o campos magnéticos . La energía de microondas del universo primordial puede utilizarse para estudiar la física de ese entorno.

Estrellas

La polarización de la luz estelar fue observada por primera vez por los astrónomos William Hiltner y John S. Hall en 1949. Posteriormente, Jesse Greenstein y Leverett Davis, Jr. desarrollaron teorías que permitieron el uso de datos de polarización para rastrear campos magnéticos interestelares. Aunque la radiación térmica integrada de las estrellas no suele estar apreciablemente polarizada en la fuente, la dispersión por polvo interestelar puede imponer polarización a la luz estelar a largas distancias. Puede producirse una polarización neta en la fuente si la fotosfera misma es asimétrica, debido a la polarización del limbo . La polarización plana de la luz estelar generada en la propia estrella se observa en las estrellas Ap (estrellas peculiares de tipo A). [ 1 ]

Sol

Se ha medido tanto la polarización circular como la lineal de la luz solar . La polarización circular se debe principalmente a los efectos de transmisión y absorción en las regiones fuertemente magnéticas de la superficie del Sol. Otro mecanismo que da lugar a la polarización circular es el llamado "mecanismo de alineación a orientación". La luz continua está polarizada linealmente en diferentes puntos de la superficie del Sol (polarización de limbo), aunque, considerada en su conjunto, esta polarización se cancela. La polarización lineal en las líneas espectrales se crea generalmente por la dispersión anisotrópica de fotones en átomos e iones, que a su vez pueden polarizarse por esta interacción. El espectro polarizado linealmente del Sol se denomina a menudo segundo espectro solar . La polarización atómica puede modificarse en campos magnéticos débiles por el efecto Hanle . Como resultado, la polarización de los fotones dispersados ​​también se modifica, lo que proporciona una herramienta de diagnóstico para comprender los campos magnéticos estelares . [ 2 ]

Otras fuentes

La polarización en el cuásar 3C 286 medida con ALMA

La polarización también está presente en la radiación de fuentes astronómicas coherentes debido al efecto Zeeman (por ejemplo, máseres de hidroxilo o metanol ).

Los grandes lóbulos de radio en las galaxias activas y la radiación de radio de los púlsares (que, según se especula, a veces puede ser coherente) también muestran polarización.

Además de proporcionar información sobre fuentes de radiación y dispersión, la polarización también sondea el campo magnético interestelar en nuestra galaxia, así como en radiogalaxias a través de la rotación de Faraday . [ 3 ] : 119, 124 [ 4 ] : 336–337 En algunos casos puede ser difícil determinar cuánto de la rotación de Faraday está en la fuente externa y cuánto es local a nuestra propia galaxia, pero en muchos casos es posible encontrar otra fuente distante cerca en el cielo; por lo tanto, al comparar la fuente candidata y la fuente de referencia, los resultados pueden desenredarse.

Además, la polarización está presente en las variables cataclísmicas . [ 5 ] Los rayos X de las variables cataclísmicas polares están polarizados tanto por la dispersión en la columna de acreción como por la reflexión en la superficie de la enana blanca. [ 6 ] En las polares intermedias , la única fuente significativa de polarización es la superficie de la enana blanca, en la que el grado de polarización mide directamente la amplitud de reflexión total que emerge tanto en la dispersión de Thomson como en la de Compton .

Fondo cósmico de microondas

La polarización del fondo cósmico de microondas (CMB) también se utiliza para estudiar la física del universo primitivo . [ 7 ] [ 8 ] El CMB presenta dos componentes de polarización: polarización en modo B (sin divergencia, similar a un campo magnético) y polarización en modo E (sin rotacional, solo gradiente, similar a un campo eléctrico). El telescopio BICEP2, ubicado en el Polo Sur, afirmó inicialmente haber detectado polarización en modo B en el CMB, aunque posteriormente se retractó de dicho resultado. Los modos de polarización del CMB podrían proporcionar más información sobre la influencia de las ondas gravitacionales en el desarrollo del universo primitivo.

Se ha sugerido que las fuentes astronómicas de luz polarizada causaron la quiralidad encontrada en las moléculas biológicas en la Tierra. [ 9 ]

Representación artística de cómo un filtro permite el paso únicamente de luz polarizada.
Una animación que muestra cómo la atmósfera de un planeta polariza la luz de su estrella madre. Al comparar la luz estelar con la luz reflejada por el planeta, se obtiene información sobre su atmósfera.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Bagnulo, S. (2003). "Observaciones de estrellas Ap magnéticas en el Observatorio Pic-du-Midi: desde mediciones de polarización lineal de banda ancha con STERENN hasta espectropolarimetría con MuSiCoS". EAS Publications Series . 9 . EDP Sciences: 243. doi : 10.1051/eas:2003106 . ISSN 1633-4760 . 
  2. ↑ Egidio Landi Degl'Innocenti (2004). Polarización en líneas espectrales . Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. ISBN 1-4020-2414-2.
  3. ↑ Vlemmings, WHT (marzo de 2007). "Una revisión de la polarización del máser y los campos magnéticos". Actas de la Unión Astronómica Internacional . 3 (S242): 37– 46. arXiv : 0705.0885 . Bibcode : 2007IAUS..242...37V . doi : 10.1017/s1743921307012549 . S2CID 5704623 . 
  4. ↑ Hannu Karttunen; Pekka Kröger; Heikki Oja (27 de junio de 2007). Astronomía Fundamental . Saltador. ISBN 978-3-540-34143-7.
  5. ↑ Gunderson, Sean J.; Ravi, Swati; Marshall, Herman L.; Swarm, Dustin K.; Ignace, Richard; Nazé, Yael; Huenemoerder, David P.; Pradhan, Pragati (2025-11-10). "Polarimetría de rayos X de enanas blancas en acreción: un estudio de caso de EX Hydrae" . The Astrophysical Journal . 993 (2): 248. arXiv : 2508.03412 . Bibcode : 2025ApJ...993..248G . doi : 10.3847/1538-4357/ae11b5 . ISSN 0004-637X . 
  6. ↑ Matt, G. (2004-08-01). "Propiedades de polarización de rayos X de la columna de acreción en CV magnéticas" . Astronomía y Astrofísica . 423 (2): 495– 500. arXiv : astro-ph/0403238 . Bibcode : 2004A & A...423..495M . doi : 10.1051/0004-6361:20035649 . ISSN 0004-6361 . 
  7. ↑ Boyle, Latham A.; Steinhardt, PJ; Turok, N (2006). "Predicciones inflacionarias para fluctuaciones escalares y tensoriales reconsideradas". Physical Review Letters . 96 (11) 111301. arXiv : astro-ph/0507455 . Bibcode : 2006PhRvL..96k1301B . doi : 10.1103/PhysRevLett.96.111301 . PMID 16605810 . S2CID 10424288 .  
  8. ↑ Tegmark, Max (2005). "¿Qué predice realmente la inflación?". Journal of Cosmology and Astroparticle Physics . 0504 (4): 001. arXiv : astro-ph/0410281 . Bibcode : 2005JCAP...04..001T . doi : 10.1088/1475-7516/2005/04/001 . S2CID 17250080 . 
  9. ↑ Clark, S. (1999). "Luz estelar polarizada y la lateralidad de la vida". American Scientist . 97 (4): 336– 43. Bibcode : 1999AmSci..87..336C . ​​doi : 10.1511/1999.4.336 . S2CID 221585816 . 
  • Descubrimiento de Hiltner y Hall, análisis de Greenstein.