Svetlo a astronómia

Vesmírne observatóriá NASA Spitzer, Hubble a Chandra sa spojili, aby vytvorili tento multi-vlnový pohľad na galaxiu M82 vo falošných farbách. Každá vlnová dĺžka svetla prezrádza niečo o tejto galaxii a jej strašidelných oblakoch plynu a prachu. NASA/JPL-Caltech/STScI/CXC/UofA/ESA/AURA/JHU

Keď hviezdni pozorovatelia idú v noci von, aby sa pozreli na oblohu, vidia svetlo zo vzdialených hviezd, planét a galaxií. Svetlo je rozhodujúce pre astronomický objav. Či už je to z hviezd alebo iných jasných objektov, svetlo je niečo, čo astronómovia používajú neustále. Ľudské oči „vidia“ (technicky „detekujú“) viditeľné svetlo. To je jedna časť väčšieho spektra svetla nazývaného elektromagnetické spektrum (alebo EMS) a rozšírené spektrum je to, čo astronómovia používajú na skúmanie vesmíru.

Elektromagnetické spektrum

EMS zahŕňa celý rad vlnové dĺžky a frekvencie svetla, ktoré existuje: rádiové vlny , mikrovlnná rúra ,infračervené, vizuálny (optický) , ultrafialové, röntgenové lúče a gama lúčov . Časť, ktorú ľudia vidia, je veľmi malý kúsok širokého spektra svetla, ktoré vyžarujú (vyžarujú a odráža) objekty vo vesmíre a na našej planéte. Napríklad svetlo z Mesiac je vlastne svetlo zo Slnka, ktoré sa od neho odráža. Ľudské telá tiež vyžarujú (vyžarujú) infračervené (niekedy označované ako tepelné žiarenie). Ak by ľudia videli v infračervenom svetle, veci by vyzerali úplne inak. Vyžarujú a odrážajú sa aj iné vlnové dĺžky a frekvencie, ako napríklad röntgenové lúče. Röntgenové lúče môžu prechádzať cez predmety a osvetľovať kosti. Ultrafialové svetlo, ktoré je tiež pre človeka neviditeľné, je dosť energetické a má na svedomí spálenú pokožku.

Vlastnosti svetla

Astronómovia merajú mnohé vlastnosti svetla, ako je svietivosť (jas), intenzita, jeho frekvencia alebo vlnová dĺžka a polarizácia. Každá vlnová dĺžka a frekvencia svetla umožňuje astronómom študovať objekty vo vesmíre rôznymi spôsobmi. Rýchlosť svetla (čo je 299 729 458 metrov za sekundu) je tiež dôležitým nástrojom na určenie vzdialenosti. Napríklad Slnko a Jupiter (a mnohé ďalšie objekty vo vesmíre) sú prirodzenými žiaričmi rádiových frekvencií. Rádioastronómovia sa pozerajú na tieto emisie a dozvedajú sa o teplotách, rýchlostiach, tlakoch a magnetických poliach objektov. Jedna oblasť je zameraná na rádioastronómiu hľadanie života na iných svetoch nájdením akýchkoľvek signálov, ktoré môžu vysielať. Hovorí sa tomu hľadanie mimozemskej inteligencie (SETI).

Čo vlastnosti svetla hovoria astronómom

Astronomických výskumníkov často zaujíma svietivosť objektu , čo je miera toho, koľko energie vydáva vo forme elektromagnetického žiarenia. To im hovorí niečo o aktivite v objekte a okolo neho.

Okrem toho môže byť svetlo „rozptýlené“ z povrchu objektu. Rozptýlené svetlo má vlastnosti, ktoré hovoria planetárnym vedcom, aké materiály tvoria tento povrch. Mohli by napríklad vidieť rozptýlené svetlo, ktoré odhaľuje prítomnosť minerálov v horninách na povrchu Marsu, v kôre asteroidu alebo na Zemi.

Infračervené odhalenia

Infračervené svetlo vydávajú teplé predmety ako napr protohviezdy (hviezdy, ktoré sa majú narodiť), planéty, mesiace a objekty hnedých trpaslíkov. Keď astronómovia namieria infračervený detektor napríklad na oblak plynu a prachu, infračervené svetlo z protohviezdnych objektov vo vnútri oblaku môže prejsť cez plyn a prach. To dáva astronómom pohľad do hviezdnej škôlky. Infračervená astronómia objavuje mladé hviezdy a hľadá svety, ktoré nie sú viditeľné v optických vlnových dĺžkach, vrátaneasteroidyv našej vlastnej slnečnej sústave. Dokonca im umožňuje nahliadnuť do miest, ako je centrum našej galaxie, skryté za hustým oblakom plynu a prachu.

Okrem optiky

Optické (viditeľné) svetlo je spôsob, akým ľudia vidia vesmír; vidíme hviezdy, planéty, kométy, hmloviny a galaxie, ale len v úzkom rozsahu vlnových dĺžok, ktoré naše oči dokážu rozpoznať. Je to svetlo, ktoré sme sa vyvinuli, aby sme „videli“ našimi očami.

Je zaujímavé, že niektoré stvorenia na Zemi môžu vidieť aj do infračerveného a ultrafialového žiarenia a iné môžu cítiť (ale nevidia) magnetické polia a zvuky, ktoré nemôžeme vnímať priamo. Všetci poznáme psov, ktorí 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 emisie z takých objektov a udalostí, ako sú novovznikajúce hviezdy, ktoré sú dosť energetické. Ich ultrafialové svetlo môže roztrhnúť molekuly plynu (v procese nazývanom fotodisociácia), a preto často vidíme novonarodené hviezdy, ako „požierajú“ svoje zrodiace sa oblaky.

Röntgenové lúče vyžarujú ešte VIAC energetických procesov a predmetov, ako napr trysky prehriateho materiálu prúdiaci preč od čiernych dier. Výbuchy supernov vydávajú aj röntgenové lúče. Naše Slnko vyžaruje obrovské prúdy röntgenových lúčov vždy, keď vyžaruje slnečnú erupciu.

Gama-lúče vyžarujú najenergickejšie objekty a udalosti vo vesmíre.Kvazaryavýbuchy hypernovysú dva dobré príklady žiaričov gama žiarenia spolu so slávnym gama záblesky '.

Detekcia rôznych foriem svetla

Astronómovia majú rôzne typy detektorov na štúdium každej z týchto foriem svetla. Tie najlepšie sú na obežnej dráhe okolo našej planéty, ďaleko od atmosféry (ktorá ovplyvňuje svetlo pri jeho prechode). Na Zemi je niekoľko veľmi dobrých optických a infračervených observatórií (nazývaných pozemné observatóriá) a sú umiestnené vo veľmi vysokej nadmorskej výške, aby sa zabránilo väčšine atmosférických efektov. Detektory „vidia“ prichádzajúce svetlo. Svetlo môže byť poslané do spektrografu, čo je veľmi citlivý prístroj, ktorý rozdeľuje prichádzajúce svetlo na vlnové dĺžky jeho zložiek. Vytvára „spektrá“, grafy, ktoré astronómovia používajú na pochopenie chemických vlastností objektu. Napríklad spektrum Slnka ukazuje čierne čiary na rôznych miestach; tieto čiary označujú chemické prvky, ktoré existujú na Slnku.

Svetlo sa používa nielen v astronómia ale v širokom spektre vied, vrátane lekárskej profesie, na objavovanie a diagnostiku, chémiu, geológiu, fyziku a inžinierstvo. Je to skutočne jeden z najdôležitejších nástrojov, ktoré majú vedci vo svojom arzenáli spôsobov, ako študovať vesmír.