Kuidas astronoomid valgust kasutavad?

Kui tähtkujud lähevad öösel taeva poole vaatama, näevad nad kaugete tähtede, planeetide ja galaktikate valgust. Valgus on astronoomilise avastuse jaoks ülioluline. Ükskõik, kas see pärineb tähtedest või muudest eredatest objektidest, on valgus, mida astronoomid kogu aeg kasutavad. Inimese silmad "näevad" (tehniliselt nad "tuvastavad") nähtavat valgust. See on üks osa suuremast valgusspektrist, mida nimetatakse elektromagnetiliseks spektriks (või EMS), ja laiendatud spekter on see, mida astronoomid kosmose uurimiseks kasutavad.

EMS hõlmab kõiki lainepikkused ja sagedused mis on olemas: raadiolained, mikrolaine, infrapuna, visuaalne (optiline), ultraviolettkiirgus, röntgenikiirgus ja gammakiired. See osa, mida inimesed näevad, on väga väike laia spektri valguse killuke, mida eraldavad (kiirgavad ja peegeldavad) objektid kosmoses ja meie planeedil. Näiteks valgus Kuu on tegelikult Päikesest valgust, mis sellest peegeldub. Inimese kehad kiirgavad (kiirgavad) ka infrapunakiirgust (mõnikord nimetatakse seda ka soojuskiirguseks). Kui inimesed näeksid infrapunakiirgust, näeksid asjad välja teisiti. Samuti eralduvad ja peegelduvad muud lainepikkused ja -sagedused, näiteks röntgenikiirgus. Luude valgustamiseks võib röntgenikiirgus läbida objekte. Ultraviolettvalgus, mis on inimestele ka nähtamatu, on üsna energiline ja vastutab päikesepõlenud naha eest.

Astronoomid mõõdavad palju valguse omadusi, nagu näiteks heledus (heledus), intensiivsus, selle sagedus või lainepikkus ja polarisatsioon. Iga valguse lainepikkus ja -sagedus võimaldavad astronoomidel uurida objekte universumis erineval viisil. Valguse kiirus (mis on 299 729 458 meetrit sekundis) on samuti oluline vahend vahemaa määramisel. Näiteks Päike ja Jupiter (ja paljud teised objektid universumis) on raadiosageduste looduslikud kiirgajad. Raadioastronoomid vaatavad neid emissioone ja õpivad tundma objektide temperatuure, kiirusi, rõhku ja magnetvälju. Üks raadioastronoomia valdkond on keskendunud elu otsimine teistes maailmades, leides signaale, mida nad võivad saata. Seda nimetatakse maavälise luure otsimiseks (SETI).

Astronoomia uurijad on sageli huvitatud objekti heledus, mis mõõdab, kui palju energiat see elektromagnetilise kiirguse vormis välja annab. See räägib neile midagi tegevustest objektil ja selle ümbruses.

Lisaks saab valguse objekti pinnalt "hajutada". Hajutatud valgusel on omadused, mis ütlevad planeediteadlastele, millised materjalid selle pinna moodustavad. Näiteks võivad nad näha hajutatud valgust, mis paljastab mineraalide olemasolu Marsi pinna kivimites, asteroidi koorikus või Maal.

Infrapunavalgust eraldavad soojad objektid, näiteks protostaarid (tärkavad tähed), planeedid, kuud ja pruunid kääbusobjektid. Kui astronoomid suunavad näiteks infrapunadetektori gaasi- ja tolmupilve juurde, võib pilve sees olevatest protostellaarsetest objektidest pärit infrapunavalgus läbida gaasi ja tolmu. See annab astronoomidele pilgu lasteaia sisemusse. Infrapuna-astronoomia avastab noori tähti ja otsib maailmu, mis pole optiliste lainepikkuste korral nähtav, sealhulgas asteroidid meie enda päikesesüsteemis. See annab neile isegi piiluda kohtades, nagu meie galaktika keskpunkt, peidus paksu gaasi- ja tolmupilve taga.

Optiline (nähtav) valgus on see, kuidas inimesed näevad universumit; me näeme tähti, planeete, komeete, udukogu ja galaktikaid, kuid ainult selles lainepikkuste kitsas vahemikus, mida meie silmad suudavad tuvastada. See on valgus, mille me arendasime oma silmaga nägemiseks.

Huvitav on see, et mõned maakera olendid võivad näha ka infrapuna- ja ultraviolettkiirgust ning teised võivad tajuda (kuid mitte näha) magnetvälju ja helisid, mida me otseselt ei tunne. Oleme kõik tuttavad koertega, kes kuulevad helisid, mida inimesed ei kuule.

Ultraviolettvalgust eraldavad universumis olevad energeetilised protsessid ja objektid. Selle valguse väljastamiseks peab objekt olema teatud temperatuur. Temperatuur on seotud suure energiatarbimisega sündmustega ja seetõttu otsime sellistelt objektidelt ja sündmustelt röntgenkiirgust kui äsja moodustuvaid tähti, mis on üsna energilised. Nende ultraviolettvalgus võib rebeneda gaasimolekulid (fotodissotsiatsiooniks kutsutavas protsessis), mistõttu näeme sageli vastsündinud tähti "söömas" oma sünnipilvi.

Röntgenikiirgust kiirgavad isegi ROHKEM energeetilised protsessid ja objektid, näiteks ülekuumendatud materjalist düüsid mustadest aukudest eemale voolav. Supernova plahvatused eraldavad ka röntgenikiirte. Meie päike kiirgab tohutult röntgenkiirte vooge alati, kui see päiksekiirgust varjab.

Gammakiiri eraldavad universumi kõige energilisemad objektid ja sündmused. Kvasarid ja hüpernova plahvatused on kaks head näidet gammakiirguse kiirgajate kohta koos kuulsa "gammakiir puruneb".

Astronoomidel on kõigi nende valguse vormide uurimiseks erinevat tüüpi detektorid. Parimad neist on orbiidil meie planeedi ümber, atmosfäärist eemal (mis mõjutab valgust selle läbimisel). Maal on olemas mõned väga head optiliste ja infrapunavaatluste observatooriumid (nn maapealsed observatooriumid) ja need asuvad suurel kõrgusel, et vältida enamikku atmosfäärimõjudest. Detektorid "näevad" sissetulevat valgust. Valgus võidakse saata spektrograafile, mis on väga tundlik instrument, mis jaotab sissetuleva valguse selle komponendi lainepikkusteks. See annab "spektrid", graafikud, mida astronoomid kasutavad objekti keemiliste omaduste mõistmiseks. Näiteks Päikese spekter näitab erinevates kohtades mustad jooned; need read tähistavad Päikeses esinevaid keemilisi elemente.

Valgust kasutatakse mitte ainult sisse astronoomia kuid paljude teaduste, sealhulgas meditsiinitöötajate jaoks, avastuste ja diagnoosimise, keemia, geoloogia, füüsika ja tehnika alal. See on tõesti üks olulisemaid vahendeid, mis teadlastel on kosmose uurimiseks oma arsenalis.