Por que não se deslocam todas as linhas, só algumas?

Na verdade todas as linhas de uma mesma estrela se deslocam da mesma fração Δλ/λ. Aqui se desloca o desenho inteiro. A impressão de que «só algumas linhas andaram» costuma vir da comparação entre elementos diferentes ou de detalhes do espectro que se misturam.

Qualquer movimento da estrela aparece no Doppler?

Não: só a componente ao longo da linha de visada — a velocidade radial. O movimento transversal não dá deslocamento Doppler; mede-se de outro modo (movimento próprio, paralaxe).

Quando a aproximação Δλ/λ ≈ v/c deixa de valer?

Quando a velocidade é uma fração apreciável de c. Aí entra a fórmula relativística. Para sistemas planetários e estrelas próximas a aproximação linear basta.

De onde se conhece o comprimento de onda «de partida»?

Dos espectros de laboratório: cada elemento tem o seu conjunto de linhas. Comparando o comprimento de onda observado com o de laboratório obtém-se Δλ e, daí, a velocidade.

Riscas espectrais e efeito Doppler

Linhas de absorção sobre o contínuo se deslocam com a velocidade radial (Δλ/λ ≈ v/c).

Sobre o modelo

As riscas espectrais e o efeito Doppler: as linhas de absorção sobre o contínuo se deslocam quando a fonte se move ao longo da linha de visada. No afastamento os comprimentos de onda crescem (desvio para o vermelho); na aproximação, caem (desvio para o azul). Fórmula não relativística para a luz: Δλ/λ₀ ≈ v/c, em que λ₀ é o comprimento de onda de laboratório, v a velocidade radial (positiva no afastamento) e c a velocidade da luz. Importa o deslocamento relativo Δλ/λ, não o Δλ absoluto. As linhas são nítidas e o contínuo é liso; alargamento por pressão, rotação e turbulência ficam de fora. A aproximação vale se v ≪ c — para estrelas próximas e sistemas planetários, não para jatos relativísticos nem para o desvio cosmológico para o vermelho de galáxias distantes.

Para quem: Ensino médio e início da graduação: efeito Doppler, espectros estelares, velocidade radial.

Conceitos-chave

riscas espectrais
efeito Doppler
desvio para o vermelho
desvio para o azul
velocidade radial
espectro de absorção
linha espectral
comprimento de onda de repouso

Como funciona

Uma estrela ou galáxia que se afasta de nós alonga os comprimentos de onda para o lado vermelho; o movimento na nossa direção os comprime (desvio para o azul). Os astrônomos medem deslocamentos minúsculos de linhas espectrais conhecidas para achar velocidades radiais e, em cosmologia, desvios para o vermelho.

Perguntas frequentes

Por que não se deslocam todas as linhas, só algumas?: Na verdade todas as linhas de uma mesma estrela se deslocam da mesma fração Δλ/λ. Aqui se desloca o desenho inteiro. A impressão de que «só algumas linhas andaram» costuma vir da comparação entre elementos diferentes ou de detalhes do espectro que se misturam.
Qualquer movimento da estrela aparece no Doppler?: Não: só a componente ao longo da linha de visada — a velocidade radial. O movimento transversal não dá deslocamento Doppler; mede-se de outro modo (movimento próprio, paralaxe).
Quando a aproximação Δλ/λ ≈ v/c deixa de valer?: Quando a velocidade é uma fração apreciável de c. Aí entra a fórmula relativística. Para sistemas planetários e estrelas próximas a aproximação linear basta.
De onde se conhece o comprimento de onda «de partida»?: Dos espectros de laboratório: cada elemento tem o seu conjunto de linhas. Comparando o comprimento de onda observado com o de laboratório obtém-se Δλ e, daí, a velocidade.

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