¿Cómo sabemos la composición de las estrellas con tanta precisión?

Las composiciones de las estrellas se determinan mediante espectroscopía . La espectroscopia es el estudio de algo usando espectros. Un espectro es lo que resulta cuando difundes la luz de las estrellas en sus colores individuales. Al observar qué líneas de absorción (o, a veces, líneas de emisión) están presentes y sus puntos fuertes, puede encontrar una gran cantidad de información. Las estrellas tienen patrones de líneas de absorción similares al Sol. Esto significa que están compuestos principalmente de hidrógeno y helio con trazas de otros elementos.

De estas líneas de absorción aprendes algunas cosas importantes además de la composición de la estrella:

1. Estructura de las estrellas: por el simple hecho de que ve líneas de absorción en la mayoría de los espectros estelares, sabe que las estrellas deben tener una parte caliente y densa que produzca un espectro continuo y una capa o atmósfera externa, hecha de gas más frío y de baja densidad. La tendencia general es la densidad y la temperatura de las estrellas disminuye a medida que aumenta la distancia desde el centro de la estrella. La parte densa caliente también es gaseosa debido a las temperaturas extremas. Las estrellas no tienen roca fundida en ellas como el interior de algunos de los planetas. Las siguientes dos cosas ya se han observado en otros lugares, pero son lo suficientemente importantes como para volver a decir.
2. Universalidad de las leyes físicas: el mismo patrón de líneas de hidrógeno se ve en los espectros del Sol, las estrellas, las galaxias distantes y los cuásares (galaxias activas a muy grandes distancias de nosotros). Esta es una prueba sensible de si las leyes de la física utilizadas en la estructura de los átomos funcionan o no en todas partes del universo. Incluso ligeras diferencias en las reglas de la mecánica cuántica que gobiernan las interacciones de los protones, electrones y neutrones o diferencias en las fuerzas de las fuerzas fundamentales de la naturaleza con respecto a las observadas en la Tierra producirían cambios notables en el espaciamiento y la fuerza del espectro líneas. Si las partículas subatómicas tuvieran diferente cantidad de carga o masa, el patrón de líneas sería diferente de lo que se ve en la Tierra. Debido a que los mismos patrones se ven en los espectros, independientemente de dónde provenga la luz, la física utilizada en la Tierra debe trabajar en cualquier otro lugar del universo! Todas las líneas de absorción que se ven en los objetos celestes se pueden ver en los laboratorios de la Tierra. La carga y la masa del electrón y el protón son las mismas en todas partes. ¡Las leyes físicas son las mismas en todas partes!
3. Permanencia de las leyes físicas: dado que la luz tiene una velocidad finita y las distancias son enormes, la luz recibida de galaxias y cuásares muy lejanos ha estado viajando durante miles de millones de años. La luz de esas regiones remotas nos cuenta sobre las leyes físicas en aquel entonces. Los espectros vistos se pueden explicar con las mismas leyes físicas en funcionamiento aquí en la Tierra en la actualidad. ¡Las leyes físicas son las mismas a lo largo del tiempo!

Vea, los telescopios modernos (por ejemplo, radiotelescopios) tienen una resolución muy alta. La gente está tratando de detectar agujeros negros usando interferómetros de radio VLBI. Las estrellas emiten una señal, y tenemos que estimar el resto de la relación de señal de fondo a ruido.
Dicho esto, todo depende de la relación señal / ruido.