Kuinka tähtitieteilijät käyttävät valoa?

Kun tähtivalaisimet menevät yöllä ulkona katsomaan taivasta, he näkevät valon kaukaisista tähtiistä, planeetoista ja galakseista. Valo on ratkaisevan tärkeä tähtitieteelliselle löytölle. Tähtitieteilijät käyttävät koko ajan valoa riippumatta siitä, onko kyse tähdistä tai muista kirkkaista esineistä. Ihmisen silmät "näkevät" (teknisesti "havaitsevat") näkyvän valon. Se on yksi osa suuremmasta valospektristä, jota kutsutaan sähkömagneettiseksi spektriksi (tai EMS), ja laajennettu spektri on mitä tähtitieteilijät käyttävät kosmoksen tutkimiseen.

EMS käsittää täyden valikoiman aallonpituudet ja taajuudet valon olemassaolosta: radioaallot, mikroaaltouuni, infrapuna, visuaalinen (optinen), ultravioletti, röntgenkuvat ja gammasäteet. Se osa, jonka ihmiset näkevät, on hyvin pieni siru laaja-alaisesta valonspektristä, jonka avaruudessa ja planeetallamme olevat esineet lähettävät (säteilevät ja heijastavat). Esimerkiksi valo Kuu on todella valo auringosta, joka heijastuu siitä. Ihmiskehot säteilevät (säteilevät) myös infrapuna (jota joskus kutsutaan lämmön säteilyksi). Jos ihmiset näkivät infrapunassa, asiat näyttävät hyvin erilaisilta. Myös muut aallonpituudet ja taajuudet, kuten röntgenkuvat, säteilytetään ja heijastuvat. Röntgenkuvat voivat kulkea esineiden läpi luiden valaistamiseksi. Ultraviolettivalo, joka on näkymätöntä myös ihmisille, on melko energinen ja on vastuussa auringon palamasta iholta.

Astronomit mittaavat monia valon ominaisuuksia, kuten valoisuus (kirkkaus), voimakkuus, sen taajuus tai aallonpituus ja polarisaatio. Jokainen valon aallonpituus ja taajuus antaa tähtitieteilijöiden tutkia esineitä maailmankaikkeudessa eri tavoin. Valon nopeus (joka on 299 729 458 metriä sekunnissa) on myös tärkeä työkalu etäisyyden määrittämisessä. Esimerkiksi aurinko ja Jupiter (ja monet muut maailmankaikkeuden esineet) ovat luonnollisia radiotaajuuksien säteileviä. Radioastronomit tarkastelevat näitä päästöjä ja oppivat esineiden lämpötilat, nopeudet, paineet ja magneettikentät. Yksi radioastronomian kenttä on keskittynyt elämän etsiminen muissa maailmoissa etsimällä signaaleja, joita ne voivat lähettää. Tätä kutsutaan maanpäällisen älykkyyden hakuksi (SETI).

Tähtitieteen tutkijat ovat usein kiinnostuneita esineen kirkkaus, joka on mitta kuinka paljon energiaa se kuluttaa sähkömagneettisen säteilyn muodossa. Se kertoo heille jotain toiminnasta esineessä ja sen ympäristössä.

Lisäksi valo voidaan "sirotella" esineen pinnalta. Hajavalolla on ominaisuuksia, jotka kertovat planeettatutkijoille, mitkä materiaalit muodostavat kyseisen pinnan. Esimerkiksi, he saattavat nähdä sironneen valon, joka paljastaa mineraalien läsnäolon Marsin pinnan kallioissa, asteroidin kuoressa tai maan päällä.

Infrapunavaloa antavat lämpimät esineet, kuten esimerkiksi prototähtiä (tähdet syntymässä), planeetat, kuut ja ruskeat kääpiöobjektit. Kun tähtitieteilijät kohdistavat infrapunatunnistimen esimerkiksi kaasu- ja pölypilveen, pilven sisällä olevista ensisijaisista esineistä tuleva infrapunavalo voi kulkea kaasun ja pölyn läpi. Se antaa tähtitieteilijöille katsauksen tähtitarhojen sisäpuolelle. Infrapunatähtitiede havaitsee nuoret tähdet ja etsii maailmoja, jotka eivät ole näkyvissä optisilla aallonpituuksilla, mukaan lukien asteroidit omassa aurinkokunnassamme. Se antaa heille jopa kurkistaa galaksin keskikohdan kaltaisissa paikoissa, paksujen kaasu- ja pölypilvien takana.

Optinen (näkyvä) valo on miten ihmiset näkevät maailmankaikkeuden; näemme tähtiä, planeettoja, komeeteita, sumua ja galakseja, mutta vain siinä ahtaassa aallonpituusalueessa, jonka silmämme voivat havaita. Se on valo, jonka kehitimme "näkemään" silmillämme.

Mielenkiintoista on, että jotkut maapallon olennot voivat nähdä myös infrapuna- ja ultraviolettivalot, ja toiset voivat aistia (mutta eivät nähdä) magneettikenttiä ja ääniä, joita emme voi suoraan aistia. Olemme kaikki tuttuja koirille, jotka kuulevat ääniä, joita ihmiset eivät kuule.

Ultraviolettivaloa vapauttavat maailmankaikkeuden energiset prosessit ja esineet. Kohteen on oltava tietty lämpötila tämän valon muodon emittoimiseksi. Lämpötila liittyy suurienergisiin tapahtumiin, ja siten etsimme röntgensäteilyä sellaisista esineistä ja tapahtumista, jotka ovat vasta muodostuvia tähtiä, jotka ovat melko energisiä. Niiden ultraviolettivalo voi repäyttää toisistaan ​​pois kaasumolekyylit (fotodissosiaatioksi kutsutussa prosessissa), minkä vuoksi näemme vastasyntyneitä tähtiä "syömässä" syntymäpilviensä äärellä.

Jopa LISÄÄ energisia prosesseja ja esineitä, kuten esimerkiksi, säteilee röntgensäteitä ylikuumennetusta materiaalista valmistetut suihkut virtaamassa pois mustista reikistä. Supernovan räjähdykset antavat myös röntgenkuvat. Auringomme säteilee valtavia röntgensäteitä aina, kun se heijastaa aurinkosähköä.

Gammasäteet vapautuvat maailmankaikkeuden energisimmista esineistä ja tapahtumista. kvasaarit ja hypernovan räjähdykset ovat kaksi hyvää esimerkkiä gammasäteilylähettimistä yhdessä kuuluisan "gammasäte purskuu".

Astronomeilla on erityyppisiä ilmaisimia tutkiakseen näitä kaikkia valomuotoja. Parhaat ovat kiertoradalla planeettamme ympäristössä, kaukana ilmakehästä (mikä vaikuttaa valoon kulkiessaan läpi). Maapallolla on joitain erittäin hyviä optisia ja infrapuna-observatorioita (joita kutsutaan maanpäällisiksi observatorioiksi), ja ne sijaitsevat erittäin korkealla, jotta suurin osa ilmakehän vaikutuksista vältetään. Ilmaisimet "näkevät" tulevan valon. Valo saatetaan lähettää spektrografille, joka on erittäin herkkä instrumentti, joka hajottaa tulevan valon komponentin aallonpituuksiin. Se tuottaa "spektrit", kuvaajat, joita tähtitieteilijät käyttävät ymmärtääksesi kohteen kemialliset ominaisuudet. Esimerkiksi auringon spektri osoittaa mustia viivoja eri paikoissa; nuo viivat osoittavat kemiallisia alkuaineita, joita esiintyy auringossa.

Valoa ei käytetä vain tähtitiede mutta monilla tieteillä, mukaan lukien lääketieteen ammatti, keksintöjen ja diagnoosien, kemian, geologian, fysiikan ja tekniikan aloilla. Se on todella yksi tärkeimmistä työkaluista, joita tutkijoilla on arsenaalissaan tapaa tutkia kosmosta.