Jak astronomové používají světlo?

Když hvězdní hvězdi vyjdou v noci ven, aby se podívali na oblohu, uvidí světlo od vzdálených hvězd, planet a galaxií. Světlo je zásadní pro astronomický objev. Ať už je to z hvězd nebo jiných jasných objektů, světlo je něco, co astronomové neustále používají. Lidské oči „vidí“ (technicky „detekují“) viditelné světlo. To je jedna část většího spektra světla zvaného elektromagnetické spektrum (nebo EMS) a rozšířené spektrum je to, co astronomové používají k prozkoumání vesmíru.

EMS zahrnuje celou škálu vlnové délky a frekvence světla, které existují: rádiové vlny, mikrovlnná trouba, infračervený, vizuální (optická), ultrafialové, rentgenové a paprsky gama. Část, kterou lidé vidí, je velmi malý pramen širokého spektra světla, které je vydáváno (vyzařováno a odráženo) objekty v prostoru a na naší planetě. Například, světlo z Měsíc je ve skutečnosti světlo od Slunce, které se odráží od něj. Lidská těla také emitují (vyzařují) infračervené záření (někdy označované jako tepelné záření). Pokud by lidé mohli vidět infračervené záření, vypadalo by to úplně jinak. Vyzařovány jsou také další vlnové délky a frekvence, jako jsou rentgenové paprsky. Rentgenové paprsky mohou procházet objekty a osvětlovat kosti. Ultrafialové světlo, které je pro člověka také neviditelné, je velmi energické a je odpovědné za spálenou pokožku.

Astronomové měří mnoho vlastností světla, jako je jas, intenzita, jeho frekvence nebo vlnová délka a polarizace. Každá vlnová délka a frekvence světla umožňuje astronomům studovat objekty ve vesmíru různými způsoby. Rychlost světla (která je 299 729 458 metrů za sekundu) je také důležitým nástrojem při určování vzdálenosti. Například Slunce a Jupiter (a mnoho dalších objektů ve vesmíru) jsou přirozenými emitenty rádiových frekvencí. Rádiové astronomové se dívají na tyto emise a dozvědí se o teplotách objektů, rychlostech, tlacích a magnetických polích. Zaměřuje se na jedno pole radioastronomie hledat život v jiných světech nalezením signálů, které mohou vyslat. Tomu se říká hledání mimozemské inteligence (SETI).

Astronomičtí vědci se často zajímají svítivost předmětu, což je míra množství energie, kterou vydává ve formě elektromagnetického záření. To jim říká něco o činnosti v objektu a kolem něj.

Kromě toho může být světlo „rozptýleno“ z povrchu objektu. Rozptýlené světlo má vlastnosti, které říkají planetárním vědcům, jaké materiály tvoří tento povrch. Mohli například vidět rozptýlené světlo, které odhaluje přítomnost minerálů ve skalách na povrchu Marsu, v kůře asteroidu nebo na Zemi.

Infračervené světlo je uvolňováno teplými předměty, jako jsou protostars (hvězdy, které se mají narodit), planety, měsíce a hnědé trpasličí předměty. Když například astronomové zamíří infračervený detektor na oblak plynu a prachu, může infračervené světlo z protostelárních objektů uvnitř oblaku procházet plynem a prachem. To dává astronomům pohled do hvězdné školky. Infračervená astronomie objevuje mladé hvězdy a hledá světy, které nejsou viditelné v optických vlnových délkách, včetně asteroidy v naší vlastní sluneční soustavě. Dokonce jim nahlédne do míst, jako je střed naší galaxie, skrytých za hustým oblakem plynu a prachu.

Optické (viditelné) světlo je způsob, jakým lidé vidí vesmír; vidíme hvězdy, planety, komety, mlhoviny a galaxie, ale pouze v úzkém rozmezí vlnových délek, které naše oči mohou detekovat. Je to světlo, které jsme si vyvinuli, abychom "viděli" očima.

Je zajímavé, že některá stvoření na Zemi mohou také vidět do infračerveného a ultrafialového záření a jiní mohou vnímat (ale nevidět) magnetická pole a zvuky, které nemůžeme přímo cítit. Všichni jsme obeznámeni se psy, kteří slyší zvuky, které lidé neslyší.

Ultrafialové světlo je uvolňováno energetickými procesy a objekty ve vesmíru. Objekt musí mít určitou teplotu, aby vyzařoval tuto formu světla. Teplota souvisí s vysoce energetickými událostmi, a proto hledáme rentgenové emise z takových objektů a událostí, jako jsou nově vznikající hvězdy, které jsou docela energetické. Jejich ultrafialové světlo může roztrhnout molekuly plynu (v procesu zvaném fotodisociace), a proto často vidíme novorozené hvězdy „pohltit“ při jejich narození mraky.

Rentgenové paprsky jsou emitovány ještě více energetickými procesy a objekty, jako je trysky přehřátého materiálu proudící pryč od černých děr. Exploze Supernovy také uvolňují rentgenové paprsky. Naše Slunce vydává ohromné ​​proudy rentgenových paprsků, kdykoli se vyhasne sluneční erupce.

Gama paprsky jsou vydávány nejenergičtějšími objekty a událostmi ve vesmíru. Kvasary a výbuchy hypernovy jsou dva dobré příklady gama zářičů spolu se slavnými „gama záblesky".

Astronomové mají různé typy detektorů pro studium každé z těchto forem světla. Nejlepší jsou na oběžné dráze kolem naší planety, daleko od atmosféry (která ovlivňuje světlo, když prochází). Na Zemi existují velmi dobré optické a infračervené observatoře (nazývané pozemní observatoře) a jsou umístěny ve velmi vysoké nadmořské výšce, aby se zabránilo většině atmosférických efektů. Detektory „vidí“ světlo přicházející. Světlo by mohlo být posláno do spektrografu, což je velmi citlivý nástroj, který rozděluje přicházející světlo na jeho dílčí vlnové délky. Vytváří „spektra“, grafy, které astronomové používají k porozumění chemickým vlastnostem objektu. Například spektrum Slunce ukazuje černé čáry na různých místech; tyto čáry označují chemické prvky, které existují na slunci.

Světlo se používá nejen v astronomie ale v široké škále věd, včetně lékařské profese, pro objevování a diagnostiku, chemii, geologii, fyziku a strojírenství. Je to opravdu jeden z nejdůležitějších nástrojů, které vědci mají v arzenálu způsobů, jak studují vesmír.