Lys og astronomi

NASAs Spitzer-, Hubble- og Chandra-romobservatorier slo seg sammen for å lage denne flerbølgelengde, falske visningen av galaksen M82. Hver bølgelengde av lys avslører noe om denne galaksen og dens skumle skyer av gass og støv. NASA/JPL-Caltech/STScI/CXC/UofA/ESA/AURA/JHU

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

Det elektromagnetiske spekteret

EMS omfatter hele spekteret av bølgelengder og frekvenser av lys som finnes: radiobølger , mikrobølgeovn ,infrarød, visuell (optisk) , ultrafiolett, røntgen, og gammastråler . Den delen mennesker ser er en veldig liten flik av det brede spekteret av lys som avgis (utstråles og reflekteres) av objekter i verdensrommet og på planeten vår. For eksempel lyset fra Måne er faktisk lys fra solen som reflekteres fra den. Menneskekropper sender også ut (stråler ut) infrarødt (noen ganger referert til som varmestråling). Hvis folk kunne se i infrarødt, ville ting sett veldig annerledes ut. Andre bølgelengder og frekvenser, som røntgenstråler, sendes også ut og reflekteres. Røntgenstråler kan passere gjennom gjenstander for å belyse bein. Ultrafiolett lys, som også er usynlig for mennesker, er ganske energisk og er ansvarlig for solbrent hud.

Lysets egenskaper

Astronomer måler mange egenskaper til lys, som lysstyrke (lysstyrke), intensitet, dets 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 avstanden. For eksempel er solen og Jupiter (og mange andre objekter i universet) naturlige sendere av radiofrekvenser. Radioastronomer ser på disse utslippene og lærer om objektenes temperaturer, hastigheter, trykk og magnetiske felt. Ett felt innen radioastronomi er fokusert på leter etter livet på andre verdener ved å finne signaler de kan sende. Det kalles søket etter utenomjordisk intelligens (SETI).

Hva lysegenskaper forteller astronomer

Astronomiforskere er ofte interessert i lysstyrken til et objekt , som er målet på hvor mye energi den sender ut i form av elektromagnetisk stråling. Det forteller dem noe om aktivitet i og rundt objektet.

I tillegg kan lys 'spres' fra en gjenstands overflate. Det spredte lyset har egenskaper som forteller planetariske forskere hvilke materialer som utgjør den overflaten. For eksempel kan de se det spredte lyset som avslører tilstedeværelsen av mineraler i bergartene på Mars-overflaten, i skorpen til en asteroide eller på jorden.

Infrarøde åpenbaringer

Infrarødt lys avgis av varme gjenstander som f.eks protostjerner (stjerner i ferd med å bli født), planeter, måner og brune dvergobjekter. Når astronomer retter en infrarød detektor mot for eksempel en sky av gass og støv, kan det infrarøde lyset fra de protostellare objektene inne i skyen passere gjennom gassen og støvet. Det gir astronomer en titt inn i stjernebarnehagen. Infrarød astronomi oppdager unge stjerner og oppsøker verdener som ikke er synlige i optiske bølgelengder, inkludertasteroideri vårt eget solsystem. Det gir dem til og med et kikk på steder som sentrum av galaksen vår, skjult bak en tykk sky av gass og støv.

Utover det optiske

Optisk (synlig) lys er hvordan mennesker ser universet; vi ser stjerner, planeter, kometer, tåker og galakser, men bare i det smale området av bølgelengder som øynene våre kan oppdage. Det er lyset vi utviklet for å 'se' med øynene våre.

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

Ultrafiolett lys avgis av energiske prosesser og objekter i universet. Et objekt må ha en viss temperatur for å avgi denne formen for lys. Temperatur er relatert til høyenergihendelser, og derfor ser vi etter røntgenutslipp fra slike objekter og hendelser som nydannende stjerner, som er ganske energiske. Det ultrafiolette lyset deres kan rive i stykker gassmolekyler (i en prosess som kalles fotodissosiasjon), og det er derfor vi ofte ser nyfødte stjerner 'spise bort' på fødselsskyene deres.

Røntgenstråler sendes ut av enda FLERE energiske prosesser og objekter, som f.eks stråler av overopphetet materiale strømmer bort fra sorte hull. Supernovaeksplosjoner avgir også røntgenstråler. Solen vår sender ut enorme strømmer av røntgenstråler hver gang den raper opp en solflamme.

Gammastråler avgis av de mest energiske objektene og hendelsene i universet.kvasareroghypernova-eksplosjonerer to gode eksempler på gammastråleutsendere, sammen med den berømte ' gammastråleutbrudd '.

Oppdage ulike former for lys

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 det passerer gjennom). Det er noen veldig gode optiske og infrarøde observatorier på jorden (kalt bakkebaserte observatorier), og de er plassert i veldig stor 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 komponentbølgelengder. Den produserer 'spektra', grafer som astronomer bruker for å forstå de kjemiske egenskapene til objektet. For eksempel viser et spekter av solen svarte linjer på forskjellige steder; disse linjene indikerer de kjemiske elementene som finnes i solen.

Lys brukes ikke bare i astronomi men i et bredt spekter av vitenskaper, inkludert medisinsk profesjon, 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.