Ako používajú astronómovia svetlo?

Keď hviezdni útočníci v noci idú von, aby sa pozreli na oblohu, uvidia svetlo zo vzdialených hviezd, planét a galaxií. Svetlo je pre astronomický objav rozhodujúce. Či už ide o hviezdy alebo iné svetlé objekty, svetlo astronómovia neustále používajú svetlo. Ľudské oči „vidia“ (technicky „detekujú“) viditeľné svetlo. To je jedna časť väčšieho spektra svetla nazývaná elektromagnetické spektrum (alebo EMS) a rozšírené spektrum je to, čo astronómovia používajú na objavovanie vesmíru.

EMS zahŕňa celú škálu vlnovej dĺžky a frekvencia existujúceho svetla: rádiové vlny, mikrovlnná rúra, infračervené, vizuálne (optické), ultrafialové žiarenie, röntgenové lúče a lúče gama. Časť, ktorú ľudia vidia, je veľmi malý kúsok širokého spektra svetla, ktoré je emitované (vyžarované a odrážané) objektmi v priestore a na našej planéte. Napríklad svetlo z mesiac je vlastne svetlo zo Slnka, ktoré sa od neho odráža. Ľudské telá tiež emitujú (vyžarujú) infračervené (niekedy označované ako tepelné žiarenie). Keby ľudia videli v infračervenom svetle, vyzeralo by to úplne inak. Vyžarujú sa a odrážajú sa aj ďalšie vlnové dĺžky a frekvencie, napríklad röntgenové lúče. Röntgenové lúče môžu prechádzať predmetmi, aby osvetľovali kosti. Ultrafialové svetlo, ktoré je neviditeľné aj pre človeka, je dosť energické a je zodpovedné za spálenú pokožku.

Astronómovia merajú veľa vlastností svetla, ako napríklad jas, intenzitu, frekvenciu alebo vlnovú dĺžku a polarizáciu. Každá vlnová dĺžka a frekvencia svetla umožňujú astronómom študovať objekty vo vesmíre rôznymi spôsobmi. Rýchlosť svetla (ktorá je 299 729 458 metrov za sekundu) je tiež dôležitým nástrojom pri určovaní vzdialenosti. Napríklad Slnko a Jupiter (a mnoho ďalších objektov vo vesmíre) sú prirodzenými žiaričmi rádiových frekvencií. Rádio astronómovia sa pozerajú na tieto emisie a učia sa o teplotách objektov, rýchlostiach, tlakoch a magnetických poliach. Zameriava sa na jednu oblasť rádiovej astronómie hľadať život v iných svetoch nájdením akýchkoľvek signálov, ktoré môžu vysielať. Tomu sa hovorí hľadanie mimozemskej inteligencie (SETI).

Vedci z astronómie sa často zaujímajú svietivosť predmetu, čo je miera množstva energie, ktorú vydáva vo forme elektromagnetického žiarenia. To im hovorí niečo o činnosti v objekte a okolo neho.

Svetlo môže byť navyše „rozptýlené“ z povrchu objektu. Rozptýlené svetlo má vlastnosti, ktoré hovoria planetárnym vedcom, aké materiály tvoria tento povrch. Napríklad môžu vidieť rozptýlené svetlo, ktoré odhaľuje prítomnosť minerálov v horninách povrchu Marsu, v kôre asteroidu alebo na Zemi.

Infračervené svetlo vyžarujú teplé predmety, ako sú napr protohviezda (hviezdy, ktoré sa majú narodiť), planéty, mesiace a objekty hnedého trpaslíka. Keď napríklad astronómovia zameriavajú infračervený detektor na oblak plynu a prachu, infračervené svetlo z protostelárnych objektov v oblaku môže prechádzať plynom a prachom. To dáva astronómom pohľad do hviezdnej škôlky. Infračervená astronómia objavuje mladé hviezdy a hľadá svety, ktoré nie sú viditeľné v optických vlnových dĺžkach vrátane asteroidy v našej vlastnej slnečnej sústave. Dokonca im nahliadne na miesta, ako je stred našej galaxie, skryté za hustým oblakom plynu a prachu.

Optické (viditeľné) svetlo je to, ako ľudia vidia vesmír; vidíme hviezdy, planéty, kométy, hmloviny a galaxie, ale iba v úzkom rozsahu vlnových dĺžok, ktoré naše oči dokážu zistiť. Je to svetlo, ktoré sme si vyvinuli, aby sme „videli“ očami.

Je zaujímavé, že niektoré bytosti na Zemi môžu tiež vidieť do infračerveného a ultrafialového žiarenia a iné môžu snímať (ale nevidieť) magnetické polia a zvuky, ktoré nemôžeme priamo snímať. Všetci poznáme psy, ktoré počujú zvuky, ktoré ľudia nepočujú.

Ultrafialové svetlo je vyžarované energetickými procesmi a objektmi vo vesmíre. Objekt musí mať určitú teplotu, aby vyžaroval túto formu svetla. Teplota súvisí s vysokoenergetickými udalosťami, a preto hľadáme röntgenové žiarenie z takých objektov a udalostí, ako sú novo vznikajúce hviezdy, ktoré sú dosť energetické. Ich ultrafialové svetlo môže roztrhnúť molekuly plynu (v procese nazývanom fotodisociácia), a preto často vidíme, ako sa novonarodené hviezdy „stravujú“ pri pôrodných oblakoch.

Röntgenové lúče sú emitované ešte VIAC energetickými procesmi a objektmi, ako napríklad prúdy prehriateho materiálu prúdenie preč od čiernych dier. Výbuchy supernovy tiež vydávajú röntgenové lúče. Naše Slnko vyžaruje ohromné ​​prúdy röntgenových lúčov vždy, keď zapáli slnečnú erupciu.

Gama lúče sú emitované najenergetickejšími objektmi a udalosťami vo vesmíre. kvazary a výbuchy hypernovy sú dva dobré príklady žiaričov gama žiarenia spolu so slávnymi „výbuchy gama žiarenia".

Astronómovia majú rôzne typy detektorov na štúdium každej z týchto foriem svetla. Tí najlepší sú na obežnej dráhe okolo našej planéty, ďaleko od atmosféry (ktorá ovplyvňuje svetlo, keď prechádza). Na Zemi existujú veľmi dobré optické a infračervené observatóriá (nazývané pozemné observatóriá) a nachádzajú sa vo veľmi vysokej nadmorskej výške, aby sa predišlo väčšine atmosférických účinkov. Detektory „vidia“ svetlo prichádzajúce. Svetlo by sa mohlo poslať do spektrografu, čo je veľmi citlivý prístroj, ktorý rozdeľuje prichádzajúce svetlo na jeho zložkové vlnové dĺžky. Vytvára „spektrá“, grafy, ktoré astronómovia používajú na pochopenie chemických vlastností predmetu. Napríklad spektrum Slnka ukazuje čierne čiary na rôznych miestach; tieto čiary označujú chemické prvky, ktoré existujú na slnku.

Svetlo sa používa nielen v astronómie ale v širokej škále vied, vrátane lekárskeho povolania, na objavovanie a diagnostiku, chémiu, geológiu, fyziku a inžinierstvo. Je to skutočne jeden z najdôležitejších nástrojov, ktoré majú vedci vo svojom arzenáli spôsobov, ako študujú vesmír.