Bagaimana Astronom Menggunakan Cahaya?

Ketika para bintang bintang pergi ke luar di malam hari untuk melihat langit, mereka melihat cahaya dari bintang-bintang, planet-planet, dan galaksi yang jauh. Cahaya sangat penting untuk penemuan astronomi. Baik itu dari bintang-bintang atau benda-benda terang lainnya, cahaya adalah sesuatu yang selalu digunakan para astronom. Mata manusia "melihat" (secara teknis, mereka "mendeteksi") cahaya tampak. Itu salah satu bagian dari spektrum cahaya yang lebih besar yang disebut spektrum elektromagnetik (atau EMS), dan spektrum yang diperluas itulah yang digunakan para astronom untuk menjelajahi kosmos.

EMS terdiri dari berbagai panjang gelombang dan frekuensi cahaya yang ada: gelombang radio, microwave, inframerah, visual (optik), ultraviolet, x-ray, dan sinar gamma. Bagian yang dilihat manusia adalah sepotong kecil dari spektrum cahaya luas yang dilepaskan (dipancarkan dan dipantulkan) oleh benda-benda di ruang angkasa dan di planet kita. Misalnya, lampu dari Bulan sebenarnya cahaya dari Matahari yang terpantul darinya. Tubuh manusia juga memancarkan (memancarkan) inframerah (kadang-kadang disebut sebagai radiasi panas). Jika orang bisa melihat dalam inframerah, semuanya akan terlihat sangat berbeda. Panjang gelombang dan frekuensi lainnya, seperti sinar-x, juga dipancarkan dan dipantulkan. Sinar-X dapat melewati benda-benda untuk menerangi tulang. Sinar ultraviolet, yang juga tidak terlihat oleh manusia, cukup energik dan bertanggung jawab untuk kulit yang terbakar matahari.

Astronom mengukur banyak sifat cahaya, seperti luminositas (kecerahan), intensitas, frekuensi atau panjang gelombang, dan polarisasi. Setiap panjang gelombang dan frekuensi cahaya memungkinkan para astronom mempelajari objek di alam semesta dengan cara yang berbeda. Kecepatan cahaya (yaitu 299.729.458 meter per detik) juga merupakan alat penting dalam menentukan jarak. Misalnya, Matahari dan Jupiter (dan banyak objek lain di alam semesta) adalah penghasil frekuensi radio alami. Para astronom radio melihat emisi-emisi itu dan mempelajari tentang temperatur, kecepatan, tekanan, dan medan magnet objek. Satu bidang astronomi radio difokuskan pada mencari kehidupan di dunia lain dengan menemukan sinyal yang mungkin mereka kirim. Itulah yang disebut pencarian intelijen ekstraterestrial (SETI).

Peneliti astronomi sering tertarik luminositas suatu objek, yang merupakan ukuran dari berapa banyak energi yang dikeluarkan dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Itu memberi tahu mereka sesuatu tentang aktivitas di dalam dan di sekitar objek.

Selain itu, cahaya dapat "tersebar" dari permukaan objek. Cahaya yang tersebar memiliki sifat-sifat yang memberi tahu para ilmuwan planet bahan apa yang membentuk permukaan itu. Misalnya, mereka mungkin melihat cahaya yang tersebar yang mengungkapkan keberadaan mineral di bebatuan permukaan Mars, di kerak asteroid, atau di Bumi.

Cahaya inframerah dilepaskan oleh benda-benda hangat seperti protostars (bintang-bintang akan dilahirkan), planet, bulan, dan benda kerdil coklat. Ketika para astronom mengarahkan detektor inframerah ke awan gas dan debu, misalnya, cahaya inframerah dari benda-benda protostellar di dalam awan itu dapat melewati gas dan debu. Itu memberi astronom pandangan di dalam pembibitan bintang. Astronomi inframerah menemukan bintang-bintang muda dan mencari dunia yang tidak terlihat dalam panjang gelombang optik, termasuk asteroid di tata surya kita sendiri. Itu bahkan memberi mereka pandangan di tempat-tempat seperti pusat galaksi kita, tersembunyi di balik awan tebal gas dan debu.

Cahaya optik (terlihat) adalah bagaimana manusia melihat alam semesta; kita melihat bintang, planet, komet, nebula, dan galaksi, tetapi hanya dalam rentang panjang gelombang yang sempit yang dapat dideteksi oleh mata kita. Cahaya yang kami kembangkan untuk "melihat" dengan mata kami.

Menariknya, beberapa makhluk di Bumi juga dapat melihat ke inframerah dan ultraviolet, dan yang lain dapat merasakan (tetapi tidak melihat) medan magnet dan suara yang tidak dapat kita rasakan secara langsung. Kita semua akrab dengan anjing yang bisa mendengar suara yang tidak bisa didengar manusia.

Sinar ultraviolet dilepaskan oleh proses dan benda yang energetik di alam semesta. Objek harus memiliki suhu tertentu untuk memancarkan bentuk cahaya ini. Temperatur terkait dengan peristiwa berenergi tinggi, jadi kami mencari emisi sinar-x dari objek dan peristiwa seperti bintang yang baru terbentuk, yang cukup energik. Sinar ultraviolet mereka dapat merobek molekul gas (dalam proses yang disebut photodissociation), itulah sebabnya kita sering melihat bintang yang baru lahir "menggerogoti" awan kelahiran mereka.

Sinar-X dipancarkan bahkan oleh LEBIH banyak proses dan objek yang energetik, seperti jet dari bahan super panas mengalir jauh dari lubang hitam. Ledakan Supernova juga memberi hasil rontgen. Matahari kita memancarkan sinar-X yang luar biasa setiap kali ia menyemburkan sinar matahari.

Sinar gamma dilepaskan oleh objek dan peristiwa paling energik di alam semesta. Quasar dan ledakan hypernova adalah dua contoh yang baik dari pemancar sinar gamma, bersama dengan yang terkenal "semburan sinar gamma".

Para astronom memiliki berbagai jenis detektor untuk mempelajari masing-masing bentuk cahaya ini. Yang terbaik ada di orbit di sekitar planet kita, jauh dari atmosfer (yang memengaruhi cahaya saat melewatinya). Ada beberapa observatorium optik dan inframerah yang sangat baik di Bumi (disebut observatorium berbasis darat), dan mereka berada di ketinggian yang sangat tinggi untuk menghindari sebagian besar efek atmosfer. Detektor "melihat" cahaya masuk. Cahaya mungkin dikirim ke spektograf, yang merupakan instrumen yang sangat sensitif yang memecah cahaya yang masuk ke panjang gelombang komponennya. Ini menghasilkan "spektrum", grafik yang digunakan para astronom untuk memahami sifat-sifat kimiawi objek tersebut. Misalnya, spektrum Matahari menunjukkan garis-garis hitam di berbagai tempat; garis-garis itu menunjukkan unsur-unsur kimia yang ada di Matahari.

Cahaya digunakan tidak hanya dalam astronomi tetapi dalam berbagai ilmu, termasuk profesi medis, untuk penemuan dan diagnosis, kimia, geologi, fisika, dan teknik. Ini benar-benar salah satu alat paling penting yang dimiliki para ilmuwan dalam gudang cara mereka mempelajari kosmos.