Det elektromagnetiske spektrum beskriver alle bølgelængder af lys, både set og uset.
Farvespektrum via Shutterstock.
Når du tænker på lys, tænker du sandsynligvis på, hvad dine øjne kan se. Men det lys, som vores øjne er følsomme for, er bare begyndelsen; det er en sliver af den samlede lysmængde, der omgiver os. Det elektromagnetiske spektrum er det udtryk, der bruges af forskere til at beskrive hele lysområdet, der findes. Fra radiobølger til gammastråler er det meste af lyset i universet faktisk usynligt for os!
Lys er en bølge af skiftende elektriske og magnetiske felter. Forplantningen af lys er ikke meget anderledes end bølger, der krydser et hav. Som enhver anden bølge har lys et par grundlæggende egenskaber, der beskriver det. Den ene er dens frekvens, målt i hertz (Hz), der tæller antallet af bølger, der passerer et punkt på et sekund. En anden tæt beslægtet ejendom er bølgelængde: afstanden fra toppen af en bølge til toppen af den næste. Disse to attributter er omvendt relaterede. Jo større frekvens, jo mindre er bølgelængden - og omvendt.
Du kan huske rækkefølgen af farverne i det synlige spektrum med den mnemoniske ROY G BV. Billede via University of Tennessee.
De elektromagnetiske bølger, dine øjne registrerer - synligt lys - svinge mellem 400 og 790 terahertz (THz). Det er flere hundrede billioner gange i sekundet. Bølgelængderne er omtrent på størrelse med en stor virus: 390 - 750 nanometer (1 nanometer = 1 milliarddel af en meter; en meter er ca. 39 tommer lang). Vores hjerne fortolker de forskellige bølgelængder af lys som forskellige farver. Rødt har den længste bølgelængde, og violet den korteste. Når vi passerer sollys gennem et prisme, ser vi, at det faktisk er sammensat af mange bølgelængder af lys. Prisme skaber en regnbue ved at omdirigere hver bølgelængde ud i en lidt anden vinkel.
Hele det elektromagnetiske spektrum er meget mere end kun synligt lys. Det omfatter en række bølgelængder af energi, som vores menneskelige øjne ikke kan se. Billede via NASA / Wikipedia.
Men lys stopper ikke ved rød eller violet. Ligesom der er lyde, vi ikke kan høre (men andre dyr kan), er der også et enormt lysområde, som vores øjne ikke kan registrere. Generelt kommer de længere bølgelængder fra de koldeste og mørkeste områder i rummet. I mellemtiden måler de kortere bølgelængder ekstremt energiske fænomener.
Astronomer bruger hele det elektromagnetiske spektrum til at observere en række ting. Radiobølger og mikrobølger - de længste bølgelængder og de laveste lys energier - bruges til at kikke inden i tætte interstellare skyer og spore bevægelsen af kold, mørk gas. Radioteleskoper er blevet brugt til at kortlægge strukturen af vores galakse, mens mikrobølgeteleskoper er følsomme over for den resterende glød fra Big Bang.
Dette billede fra Very Large Baseline Array (VLBA) viser, hvordan galaksen M33 ville se ud, hvis du kunne se i radiobølger. Dette billede kortlægger atombrintgas i galaksen. De forskellige farver kortlægger hastighederne i gassen: rød viser, at gas bevæger sig væk fra os, blå bevæger sig mod os. Billede via NRAO / AUI.
Infrarøde teleskoper udmærker sig i at finde kølige, svage stjerner, skære gennem interstellære støvbånd og endda måle temperaturerne på planeter i andre solsystemer. Bølgelængderne i infrarødt lys er lange nok til at navigere gennem skyer, der ellers ville blokere vores syn. Ved at bruge store infrarøde teleskoper har astronomer været i stand til at kikke sig gennem støvbanerne på Mælkevejen ind i kernen af vores galakse.
Dette billede fra rumteleskoperne Hubble og Spitzer viser de centrale 300 lysår i vores Melkevejs-galakse, som vi ville se det, hvis vores øjne kunne se infrarød energi. Billedet afslører massive stjerneklynger og hvirvlende gasskyer. Billede via NASA / ESA / JPL / Q.D. Wang og S. Stolovy.
Størstedelen af stjerner udsender det meste af deres elektromagnetiske energi som synligt lys, den lille del af det spektrum, som vores øjne er følsomme til. Fordi bølgelængden korrelerer med energi, fortæller en stjernes farve, hvor varm den er: røde stjerner er fedeste, blå er hotteste. De koldeste af stjerner udsender næppe noget synligt lys overhovedet; de kan kun ses med infrarøde teleskoper.
Ved bølgelængder, der er kortere end violet, finder vi ultraviolet eller UV-lys. Du kender muligvis UV fra dens evne til at give dig en solskoldning. Astronomer bruger det til at jage de mest energiske af stjerner og identificere regioner med stjernefødsel. Når man ser fjerne galakser med UV-teleskoper, forsvinder de fleste af stjernerne og gasen, og alle de stjernestore gartnerier blusse op for at se.
Et billede af spiralgalaksen M81 i den ultraviolette, muliggjort af Galex rumobservatorium. De lyse regioner viser stjerneklinikker i spiralarmene. Billede via NASA.
Ud over UV kommer de højeste energier i det elektromagnetiske spektrum: røntgenstråler og gammastråler. Vores atmosfære blokerer for dette lys, så astronomer skal stole på teleskoper i rummet for at se røntgen- og gammastråleuniverset. Røntgenstråler kommer fra eksotiske neutronstjerner, hvirvlen af overophedet materiale spiraliseret omkring et sort hul, eller diffuse gasskyer i galaktiske klynger, der opvarmes til mange millioner grader. I mellemtiden afslører gammastråler - den korteste bølgelængde af lys og dødbringende for mennesker - voldelige supernovaeksplosioner, kosmisk radioaktivt forfald og endda ødelæggelse af antimateriale. Gamma ray brister - den korte flimring af gammastrålys fra fjerne galakser, når en stjerne eksploderer og skaber et sort hul - er blandt de mest energiske ental begivenheder i universet.
Hvis du kunne se i røntgenstråler over lange afstande, ville du se denne visning af tågen omkring Pulsar PSR B1509-58. Dette billede er fra Chandra-teleskopet. Placeret 17.000 lysår væk, er pulsaren den hurtigt roterende rest af en stjernekerne efterladt efter en supernova. Billede via NASA.
Nederste linje: Det elektromagnetiske spektrum beskriver alle bølgelængder af lys - både set og uset.