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Como podem deduzir tanta coisa sobre planetas que nunca viram? A
resposta está no trabalho de detetive familiar àqueles que estudam a luz
estelar. Separando essa luz em seu espectro de cores, e comparando esses
espectros entre milhares de estrelas, os especialistas em observar a luz estelar
são capazes de reconhecer tipos diferentes de estrelas simplesmente pelas
relações das intensidades das diferentes cores que aparecem nos espectros
estelares. No passado, esses astrofísicos fotografavam os espectros das estrelas,
mas hoje eles usam mecanismos sensíveis que registram digitalmente quanta
luz estelar de cada cor particular chega até nós sobre a Terra. Embora as
estrelas estejam a muitos trilhões de quilômetros de nós, suas naturezas
fundamentais se tornaram um livro aberto. Os astrofísicos agora podem
determinar facilmente – apenas medindo o espectro das cores da luz estelar
– quais estrelas se parecem mais com o Sol, quais são um pouco mais quentes
e luminosas, e quais são mais frias e intrinsecamente mais pálidas que nossa
estrela.
Mas eles também podem fazer mais. Tendo se tornado familiarizados com
a distribuição de cores nos espectros de vários tipos de estrelas, os astrofísicos
podem rapidamente identificar um padrão conhecido no espectro da estrela,
que mostra tipicamente a ausência parcial ou total da luz em cores
particulares. Reconhecem frequentemente esse padrão, mas acham que
todas as cores que o formam foram um pouquinho deslocadas para a
extremidade vermelha ou violeta do espectro, de modo que todos os
indicadores familiares são agora mais vermelhos ou mais violetas que o
padrão.
Os cientistas caracterizam essas cores pelos seus comprimentos de onda,
que medem a separação entre as sucessivas cristas nas ondas de luz. Como
eles correspondem às cores que nossos olhos e cérebros percebem, especificar
comprimentos de onda exatos nomeia as cores com mais precisão do que o
fazemos na fala normal. Quando detectam um padrão familiar na
intensidade da luz medida para milhares de cores diferentes, mas
descobrem que todos os comprimentos de onda no padrão são (por exemplo)
1% maiores que o habitual, os astrofísicos concluem que as cores da estrela
mudaram como resultado do efeito Doppler, que descreve o que acontece
quando observamos um objeto aproximando-se ou afastando-se de nós. Se,
por exemplo, um objeto se move na nossa direção, ou se nos movemos para
perto dele, descobrimos que todos os comprimentos de onda da luz que
detectamos são mais curtos do que aqueles que medimos num objeto idêntico
em repouso com respeito a nós. Se o objeto se afasta de nós, ou se nos
afastamos dele, descobrimos que todos os comprimentos de onda são mais
longos que aqueles de um objeto em repouso. O desvio da situação em
repouso depende da velocidade relativa entre a fonte de luz e aqueles que a
observam. Para velocidades muito menores que a velocidade da luz
(300.000 quilômetros por segundo), a mudança fracionária em todos os
comprimentos de onda da luz, chamada de efeito Doppler, é igual à razão
entre a velocidade de aproximação ou recessão e a velocidade da luz.