Hvordan bruker astronomer lys?

Når stjernekikkere går ut om natten for å se på himmelen, ser de lyset fra fjerne stjerner, planeter og galakser. Lys er avgjørende for astronomisk oppdagelse. Enten det er fra stjerner eller andre lyse objekter, lys er noe astronomer bruker hele tiden. Menneskelige øyne "ser" (teknisk sett "oppdager") synlig lys. Det er en del av et større lysspekter som kalles det elektromagnetiske spekteret (eller EMS), og det utvidede spekteret er det astronomene bruker for å utforske kosmos.

EMS omfatter hele spekteret av bølgelengder og frekvenser av lys som finnes: radiobølger, mikrobølgeovn, infrarød, visuell (optisk), ultrafiolette, røntgenstråler, og gammastråler. Den delen menneskene ser er en veldig liten spalte av det brede lysspekteret som blir gitt av (utstrålet og reflektert) av objekter i rommet og på planeten vår. For eksempel lyset fra Måne er faktisk lys fra solen som reflekteres av den. Menneskelige kropper avgir (stråler) infrarød (noen ganger referert til som varmestråling). Hvis folk kunne se i det infrarøde, ville ting se veldig annerledes ut. Andre bølgelengder og frekvenser, for eksempel røntgenstråler, sendes også ut og reflekteres. Røntgenbilder kan passere gjennom gjenstander for å belyse bein. Ultraviolett lys, som også er usynlig for mennesker, er ganske energisk og er ansvarlig for solbrent hud.

Astronomer måler mange egenskaper ved lys, så som lysstyrke (lysstyrke), intensitet, dens frekvens eller bølgelengde og polarisering. Hver bølgelengde og frekvens av lys lar astronomer studere objekter i universet på forskjellige måter. Lysets hastighet (som er 299 729 458 meter i sekundet) er også et viktig verktøy for å bestemme avstand. For eksempel er solen og Jupiter (og mange andre objekter i universet) naturlige utsendere av radiofrekvenser. Radioastronomer ser på disse utslippene og lærer om gjenstandenes temperaturer, hastigheter, trykk og magnetiske felt. Ett felt med radioastronomi er fokusert på lete ut livet på andre verdener ved å finne signaler de kan sende. Det kalles søket etter utenomjordisk etterretning (SETI).

Astronomiforskere er ofte interessert i en objekts lysstyrke, som er målet på hvor mye energi den legger ut i form av elektromagnetisk stråling. Som forteller dem noe om aktivitet i og rundt objektet.

I tillegg kan lys "spres" ut fra et objekts overflate. Det spredte lyset har egenskaper som forteller planetforskere hvilke materialer som utgjør den overflaten. For eksempel kan de se det spredte lyset som avslører tilstedeværelsen av mineraler i bergartene på den Martiske overflaten, i jordskorpen eller på jorden.

Infrarødt lys blir gitt av varme gjenstander som ting proto (stjerner i ferd med å bli født), planeter, måner og brune dverggjenstander. Når astronomer sikter en infrarød detektor mot en sky av gass og støv, for eksempel, kan det infrarøde lyset fra de protostellare gjenstandene inne i skyen passere gjennom gassen og støvet. Det gir astronomer et blikk inne i den stellar barnehagen. Infrarød astronomi oppdager unge stjerner og søker ut at verdener ikke er synlige i optiske bølgelengder, inkludert asteroider i vårt eget solsystem. Det gir dem til og med en titt på steder som sentrum av vår galakse, gjemt bak en tykk sky av gass og støv.

Optisk (synlig) lys er hvordan mennesker ser universet; vi ser stjerner, planeter, kometer, tåker og galakser, men bare i det trange bølgelengdeområdet som øynene våre kan oppdage. Det er lyset vi utviklet oss til å "se" med øynene.

Interessant nok kan noen skapninger på jorden også se inn i det infrarøde og ultrafiolette, og andre kan føle (men ikke se) magnetiske felt og lyder som vi ikke direkte kan oppfatte. Vi er alle kjent med hunder som kan høre lyder som mennesker ikke kan høre.

Ultrafiolett lys blir gitt av energiske prosesser og objekter i universet. Et objekt må være en viss temperatur for å avgi denne formen for lys. Temperatur er relatert til høyenergibegivenheter, og derfor ser vi etter røntgenutslipp fra slike objekter og hendelser som nylig dannende stjerner, som er ganske energiske. Deres ultrafiolette lys kan rive fra hverandre molekyler av gass (i en prosess som kalles fotodissosiasjon), og det er grunnen til at vi ofte ser nyfødte stjerner som "spiser bort" ved fødselsskyer.

Røntgenstråler sendes ut av til og med MER energiske prosesser og objekter, som jetfly av overopphetet materiale strømme vekk fra sorte hull. Supernova-eksplosjoner avgir også røntgenbilder. Solen vår avgir enorme røntgenstråler hver gang den fester opp en solfakkel.

Gamma-stråler blir gitt av de mest energiske objektene og hendelsene i universet. kvasarer og hypernovaeksplosjoner er to gode eksempler på gamma-ray emitters, sammen med de berømte "gammastråle".

Astronomer har forskjellige typer detektorer for å studere hver av disse lysformene. De beste er i bane rundt planeten vår, vekk fra atmosfæren (som påvirker lyset når den går gjennom). Det er noen veldig gode optiske og infrarøde observatorier på jorden (kalt bakkebaserte observatorier), og de er lokalisert i veldig høy høyde for å unngå de fleste atmosfæriske effekter. Detektorene "ser" lyset som kommer inn. Lyset kan sendes til en spektrograf, som er et veldig følsomt instrument som bryter det innkommende lyset inn i dets bølgelengder. Det produserer "spektra", grafer som astronomer bruker for å forstå de kjemiske egenskapene til objektet. For eksempel viser et spektrum av sola svarte streker forskjellige steder; disse linjene indikerer de kjemiske elementene som finnes i solen.

Lys brukes ikke bare i astronomi men innen et bredt spekter av vitenskaper, inkludert medisinyrket, for oppdagelse og diagnose, kjemi, geologi, fysikk og ingeniørfag. Det er virkelig et av de viktigste verktøyene forskerne har i sitt arsenal av måter de studerer kosmos på.