Hoe gebruiken astronomen licht?

Als sterrenkijkers 's nachts naar buiten gaan om naar de lucht te kijken, zien ze het licht van verre sterren, planeten en sterrenstelsels. Licht is cruciaal voor astronomische ontdekkingen. Of het nu van sterren of andere heldere objecten is, licht is iets dat astronomen de hele tijd gebruiken. Menselijke ogen 'zien' (technisch gezien 'detecteren') ze zichtbaar licht. Dat is een onderdeel van een groter lichtspectrum dat het elektromagnetische spectrum (of EMS) wordt genoemd, en het uitgebreide spectrum is wat astronomen gebruiken om de kosmos te verkennen.

Het EMS omvat het volledige assortiment golflengten en frequenties van licht dat bestaat: Radio golven, magnetron, infrarood, visueel (optisch), ultraviolet, röntgenstralen en gamma stralen. Het deel dat mensen zien is een heel klein stukje van het brede spectrum van licht dat wordt afgegeven (uitgestraald en gereflecteerd) door objecten in de ruimte en op onze planeet. Bijvoorbeeld het licht van de Maan

Astronomen meten veel eigenschappen van licht, zoals helderheid (helderheid), intensiteit, frequentie of golflengte en polarisatie. Elke golflengte en lichtfrequentie laten astronomen objecten in het heelal op verschillende manieren bestuderen. De lichtsnelheid (299.729.458 meter per seconde) is ook een belangrijk hulpmiddel bij het bepalen van de afstand. Zo zijn de zon en jupiter (en vele andere objecten in het universum) natuurlijke zenders van radiofrequenties. Radioastronomen kijken naar die emissies en leren over de temperaturen, snelheden, drukken en magnetische velden van de objecten. Een gebied van radioastronomie is gericht het leven uitzoeken op andere werelden door signalen te vinden die ze kunnen verzenden. Dat heet de zoektocht naar buitenaardse intelligentie (SETI).

Astronomie-onderzoekers zijn vaak geïnteresseerd de helderheid van een object, wat de maat is voor hoeveel energie het afgeeft in de vorm van elektromagnetische straling. Dat zegt iets over activiteit in en om het object.

Bovendien kan licht van het oppervlak van een object worden "verstrooid". Het verstrooide licht heeft eigenschappen die planetaire wetenschappers vertellen uit welke materialen dat oppervlak bestaat. Ze kunnen bijvoorbeeld het verstrooide licht zien dat de aanwezigheid van mineralen in de rotsen van het oppervlak van Mars, in de korst van een asteroïde of op aarde onthult.

Infrarood licht wordt afgegeven door warme voorwerpen zoals protosterren (sterren die op het punt staan ​​geboren te worden), planeten, manen en bruine dwergvoorwerpen. Wanneer astronomen een infrarooddetector bijvoorbeeld richten op een wolk van gas en stof, kan het infraroodlicht van de protostellaire objecten in de wolk door het gas en stof gaan. Dat geeft astronomen een kijkje in de stellaire kraamkamer. Infraroodastronomie ontdekt jonge sterren en zoekt werelden op die niet zichtbaar zijn in optische golflengten, waaronder asteroïden in ons eigen zonnestelsel. Het geeft ze zelfs een kijkje op plaatsen als het centrum van ons sterrenstelsel, verborgen achter een dikke wolk van gas en stof.

Optisch (zichtbaar) licht is hoe mensen het universum zien; we zien sterren, planeten, kometen, nevels en sterrenstelsels, maar alleen in dat smalle golflengtegebied dat onze ogen kunnen waarnemen. Het is het licht dat we hebben ontwikkeld om met onze ogen te 'zien'.

Interessant is dat sommige wezens op aarde ook in het infrarood en ultraviolet kunnen kijken, en anderen magnetische velden en geluiden kunnen waarnemen (maar niet zien) die we niet direct kunnen waarnemen. We kennen allemaal honden die geluiden kunnen horen die mensen niet kunnen horen.

Ultraviolet licht wordt afgegeven door energetische processen en objecten in het universum. Een object moet een bepaalde temperatuur hebben om deze vorm van licht uit te stralen. Temperatuur is gerelateerd aan hoogenergetische gebeurtenissen en daarom zoeken we naar röntgenstraling van dergelijke objecten en gebeurtenissen als nieuw gevormde sterren, die behoorlijk energetisch zijn. Hun ultraviolet licht kan gasmoleculen uit elkaar halen (in een proces dat fotodissociatie wordt genoemd), daarom zien we pasgeboren sterren vaak "wegeten" bij hun geboortewolken.

Röntgenstralen worden uitgezonden door nog MEER energetische processen en objecten, zoals stralen oververhit materiaal wegstromen van zwarte gaten. Supernova-explosies geven ook röntgenstralen af. Onze zon zendt enorme stromen röntgenstralen uit wanneer hij een zonnevlam opwekt.

Gammastralen worden afgegeven door de meest energetische objecten en gebeurtenissen in het universum. Quasars en hypernova-explosies zijn twee goede voorbeelden van gammastralen, samen met de beroemde "gammastraaluitbarstingen".

Astronomen hebben verschillende soorten detectoren om elk van deze vormen van licht te bestuderen. De besten bevinden zich in een baan rond onze planeet, weg van de atmosfeer (die het licht beïnvloedt terwijl het erdoorheen gaat). Er zijn een aantal zeer goede optische en infrarood-observatoria op aarde (grond-observatoria genoemd) en ze bevinden zich op zeer grote hoogte om de meeste atmosferische effecten te vermijden. De detectoren "zien" het binnenkomende licht. Het licht kan naar een spectrograaf worden gestuurd, wat een zeer gevoelig instrument is dat het binnenkomende licht in de golflengten van zijn componenten breekt. Het produceert "spectra", grafieken die astronomen gebruiken om de chemische eigenschappen van het object te begrijpen. Zo toont een spectrum van de zon op verschillende plaatsen zwarte lijnen; die lijnen geven de chemische elementen aan die in de zon voorkomen.

Licht wordt niet alleen gebruikt astronomie maar in een breed scala van wetenschappen, waaronder de medische professie, voor ontdekking en diagnose, scheikunde, geologie, natuurkunde en techniek. Het is echt een van de belangrijkste hulpmiddelen die wetenschappers hebben in hun arsenaal aan manieren om de kosmos te bestuderen.