Kako astronomi koriste svjetlost?

Kad zvijezde noću izlaze vani da pogledaju nebo, vide svjetlost udaljenih zvijezda, planeta i galaksija. Svjetlost je presudna za astronomska otkrića. Bilo da je riječ o zvijezdama ili drugim svijetlim objektima, svjetlost je nešto što astronomi koriste cijelo vrijeme. Ljudske oči "vide" (tehnički gledano, "otkrivaju") vidljivu svjetlost. To je jedan dio većeg spektra svjetlosti koji se naziva elektromagnetski spektar (ili EMS), a prošireni spektar je ono što astronomi koriste za istraživanje svemira.

EMS obuhvaća cijeli raspon valne duljine i frekvencije svjetlosti koje postoje: Radio valovi, mikrovalna pećnica, infracrveni, vizualni (optički), ultraljubičasto, x-zrake i gama zrake. Dio koji ljudi vide je vrlo sićušna klizačica širokog spektra svjetlosti koju zrače (zrače i odbijaju) predmeti u svemiru i na našem planetu. Na primjer, svjetlost iz Mjesec je ustvari svjetlost Sunca koja se odbija od njega. Ljudska tijela također emituju (zrače) infracrvenu vezu (koja se ponekad naziva i toplinskim zračenjem). Kad bi ljudi mogli vidjeti infracrvenom, stvari bi izgledale vrlo drugačije. Druge valne duljine i frekvencije, poput rendgenskih zraka, također se emitiraju i reflektiraju. X-zrake mogu proći kroz predmete za osvjetljavanje kostiju. Ultraljubičasto svjetlo, koje je također nevidljivo za ljude, prilično je energično i odgovorno je za izgaranu kožu.

Astronomi mjere mnoga svojstva svjetlosti, poput svjetline (svjetline), intenziteta, njegove frekvencije ili valne duljine i polarizacije. Svaka valna duljina i frekvencija svjetlosti omogućuju astronomima da na različite načine proučavaju predmete u svemiru. Brzina svjetlosti (koja iznosi 299.729.458 metara u sekundi) također je važno sredstvo u određivanju udaljenosti. Na primjer, Sunce i Jupiter (i mnogi drugi predmeti u svemiru) prirodni su odašiljači radio frekvencija. Radio astronomi gledaju te emisije i saznaju o objektima temperaturu, brzinu, pritiske i magnetska polja. Jedno je polje radioastronomije usredotočeno na pretražujući život na drugim svjetovima pronalaženjem bilo kakvih signala koje mogu poslati. To se naziva potragom za izvanzemaljskom inteligencijom (SETI).

Istraživači astronomije često su zainteresirani svjetlinu predmeta, koja je mjera koliko energije se izdvaja u obliku elektromagnetskog zračenja. To im govori nešto o aktivnosti u objektu i oko njega.

Uz to se svjetlost može "raspršiti" s površine predmeta. Raspršena svjetlost ima svojstva koja planetarnim znanstvenicima govore koji materijali čine tu površinu. Na primjer, oni mogu vidjeti raspršenu svjetlost koja otkriva prisutnost minerala u stijenama marsovske površine, u kore asteroida ili na Zemlji.

Infracrveno svjetlo zrače topli predmeti poput protozvijezda (zvijezde koje će se tek roditi), planete, mjesece i smeđe patuljske predmete. Kad astronomi usmere infracrveni detektor na oblak plina i prašine, na primjer, infracrveno svjetlo iz protozvezdnih objekata unutar oblaka može proći kroz plin i prašinu. To astronomima daje pogled unutar zvjezdanog rasadnika. Infracrvena astronomija otkriva mlade zvijezde i traži da svjetovi ne budu vidljivi u optičkim valnim duljinama, uključujući asteroidi u našem vlastitom Sunčevom sustavu. Čak im pruža pogled i na mjesta poput središta naše galaksije, skrivena iza gustog oblaka plina i prašine.

Optička (vidljiva) svjetlost je način na koji ljudi vide svemir; vidimo zvijezde, planete, komete, maglice i galaksije, ali samo u onom uskom rasponu valnih duljina koje naše oči mogu detektirati. To je svjetlo koje smo evoluirali kako bismo „vidjeli“ svojim očima.

Zanimljivo je da neka bića na Zemlji također mogu vidjeti infracrvenu i ultraljubičastu, a druga mogu osjetiti (ali ne vidjeti) magnetska polja i zvukove koje ne možemo izravno osjetiti. Svi smo poznati s psima koji mogu čuti zvukove koje ljudi ne mogu čuti.

Ultraljubičasto svjetlo emitiraju energetski procesi i objekti u svemiru. Objekt mora imati određenu temperaturu za emitiranje ovog oblika svjetlosti. Temperatura je povezana s visokoenergetskim događajima pa tražimo da se emisije rendgenskih zraka dobiju iz takvih objekata i događaja kao što su novoformirane zvijezde, koje su prilično energične. Njihova ultraljubičasta svjetlost može rastrgati molekule plina (u procesu zvanom fotodisocijacija), zbog čega često vidimo novorođene zvijezde kako „jedu“ u njihovim oblacima rođenja.

X-zrake emitiraju čak VIŠE energetskih procesa i objekata, kao što su mlazovi pregrijanog materijala struji dalje od crnih rupa. Eksplozije supernove također daju rendgenske zrake. Naše Sunce emitira ogromne tokove rendgenskih zraka kad god se pojavi žarulja sunca.

Gama-zrake zrače najenergičniji predmeti i događaji u svemiru. kvazari i eksplozije hipernova dva su dobra primjera gama zraka, zajedno s poznatim "raspada gama zraka".

Astronomi imaju različite vrste detektora za proučavanje svakog od ovih oblika svjetla. Najbolji su u orbiti oko našeg planeta, daleko od atmosfere (koja utječe na svjetlost dok prolazi). Na Zemlji postoje vrlo dobra optička i infracrvena opservatorija (koja se nazivaju zemaljska opservatorija), a nalaze se na vrlo velikoj nadmorskoj visini kako bi se izbjegli veći dio atmosferskih utjecaja. Detektori "vide" svjetlost koja ulazi. Svjetlost se može poslati na spektrograf, koji je vrlo osjetljiv instrument koji razbija dolaznu svjetlost na svoje sastavne valne duljine. Izrađuje "spektre", grafikone koje astronomi koriste za razumijevanje kemijskih svojstava objekta. Na primjer, spektar Sunca prikazuje crne crte na raznim mjestima; te linije označavaju kemijske elemente koji postoje na Suncu.

Svjetlo se koristi ne samo u astronomija ali u širokom rasponu znanosti, uključujući medicinsku profesiju, za otkriće i dijagnozu, kemiju, geologiju, fiziku i inženjerstvo. Zaista je to jedno od najvažnijih oruđa koje znanstvenici imaju u svom arsenalu načina na koji proučavaju svemir.