كلمة الأسبوع: الطيف الكهرومغناطيسي

طيف الألوان عبر Shutterstock.

عندما تفكر في الضوء ، ربما تفكر في ما يمكن أن تراه عينيك. لكن النور الذي تتأثر به عيوننا هو مجرد بداية ؛ إنها شظية من إجمالي كمية الضوء التي تحيط بنا. الطيف الكهرومغناطيسي هو المصطلح الذي يستخدمه العلماء لوصف كامل نطاق الضوء الموجود. من الموجات الراديوية إلى أشعة جاما ، معظم الضوء في الكون ، في الواقع ، غير مرئي لنا!

الضوء هو موجة من المجالات الكهربائية والمغناطيسية بالتناوب. انتشار الضوء لا يختلف كثيرا عن موجات تعبر المحيط. مثل أي موجة أخرى ، للضوء بعض الخصائص الأساسية التي تصفها. الأول هو تردده ، ويقاس بالهرتز (Hz) ، الذي يحسب عدد الأمواج التي تمر في نقطة في ثانية واحدة. خاصية أخرى وثيقة الصلة هي الطول الموجي : المسافة من ذروة موجة إلى ذروة الموجة التالية. ترتبط هذه السمات اثنين عكسيا. كلما زاد التردد ، كان طول الموجة أصغر - والعكس صحيح.

يمكنك أن تتذكر ترتيب الألوان في الطيف المرئي مع ذاكري ROY G BV. الصورة عبر جامعة تينيسي.

تتأرجح الموجات الكهرومغناطيسية لعينيك - الضوء المرئي - بين 400 و 790 تيراهيرتز (THz). هذا عدة مئات من تريليون مرة في الثانية. تبلغ الأطوال الموجية تقريبًا حجم الفيروس الكبير: 390 - 750 نانومتر (1 نانومتر = 1 مليار من المتر ؛ يبلغ طول المتر حوالي 39 بوصة). يفسر دماغنا أطوال موجات الضوء المختلفة بألوان مختلفة. الأحمر لديه أطول طول موجي ، والبنفسجي أقصر. عندما نمر ضوء الشمس خلال المنشور ، نرى أنه يتكون بالفعل من العديد من الأطوال الموجية للضوء. المنشور يخلق قوس قزح عن طريق إعادة توجيه كل طول موجة خارج بزاوية مختلفة قليلاً.

الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله هو أكثر بكثير من مجرد الضوء المرئي. إنه يشمل مجموعة من الأطوال الموجية للطاقة التي لا تستطيع عيوننا البشرية رؤيتها. الصورة عبر ناسا / ويكيبيديا.

لكن الضوء لا يتوقف عند الأحمر أو البنفسجي. تمامًا مثل وجود أصوات لا يمكننا سماعها (ولكن يمكن للحيوانات الأخرى) ، هناك أيضًا مجموعة هائلة من الضوء لا تستطيع أعيننا اكتشافها. بشكل عام ، تأتي الأطوال الموجية الأطول من أروع وأحلك مناطق الفضاء. وفي الوقت نفسه ، فإن الأطوال الموجية الأقصر تقيس الظواهر النشطة للغاية.

يستخدم علماء الفلك الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله لمراقبة مجموعة متنوعة من الأشياء. تُستخدم الموجات الراديوية والميكروويف - أطول الأطوال الموجية وأقل طاقات الضوء - في النظير داخل السحب الكثيفة بين النجوم وتتبع حركة الغازات الباردة المظلمة. استخدمت التلسكوبات الراديوية لرسم خريطة لهيكل مجرتنا بينما تلسكوبات الميكروويف حساسة للتوهج المتبقي في الانفجار الكبير.

تُظهر هذه الصورة من صفيف خط الأساس كبير جدًا (VLBA) الشكل الذي ستبدو عليه المجرة M33 إذا أمكنك رؤيتها في موجات الراديو. هذه الصورة خرائط غاز الهيدروجين الذري في المجرة. خريطة الألوان المختلفة تحدد السرعات في الغاز: اللون الأحمر يظهر الغاز مبتعدًا عنا ، والأزرق يتحرك نحونا. الصورة عبر NRAO / AUI.

تتفوق التلسكوبات التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء في العثور على نجوم باردة وقاتمة ، وتقطيعها عبر شرائط الغبار بين النجوم ، وحتى قياس درجات حرارة الكواكب في الأنظمة الشمسية الأخرى. الأطوال الموجية لضوء الأشعة تحت الحمراء طويلة بما يكفي للتنقل عبر السحب التي من شأنها أن تمنع وجهة نظرنا. باستخدام التلسكوبات الكبيرة التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء ، تمكن الفلكيون من رؤية ممرات مجرة ​​درب التبانة في قلب مجرتنا.

تُظهر هذه الصورة من مقاريب هابل وسبيتزر الفضائيين 300 سنة ضوئية من مجرتنا درب التبانة ، كما سنرى ما إذا كانت أعيننا تستطيع رؤية طاقة الأشعة تحت الحمراء. image تكشف الصورة عن مجموعات نجوم ضخمة وغيوم غاز دوامية. viaImage عبر NASA / ESA / JPL / QD Wang و S. Stolovy.

تنبعث غالبية النجوم من معظم طاقتها الكهرومغناطيسية كضوء مرئي ، وهو الجزء الصغير من الطيف الذي تتأثر به أعيننا. نظرًا لأن الطول الموجي يرتبط بالطاقة ، فإن لون النجم يخبرنا كيف يكون الجو حارًا: النجوم الحمراء أروع والأزرق سخونة. أبرد النجوم لا تكاد تصدر أي ضوء مرئي على الإطلاق ؛ لا يمكن رؤيتها إلا من خلال التلسكوبات بالأشعة تحت الحمراء.

في الأطوال الموجية الأقصر من البنفسجي ، نجد الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة فوق البنفسجية. قد تكون على دراية بالأشعة فوق البنفسجية من قدرتها على إعطائك حروق الشمس. يستخدمه علماء الفلك للبحث عن أكثر النجوم حيوية وتحديد مناطق ولادة النجوم. عند عرض المجرات البعيدة باستخدام التلسكوبات فوق البنفسجية ، تختفي معظم النجوم والغاز ، وتشتعل جميع دور الحضانة النجمية.

منظر للمجرة الحلزونية M81 في الأشعة فوق البنفسجية ، التي أتاحها مرصد الفضاء Galex. المناطق مشرق تظهر مشاتل النجوم في الأسلحة دوامة. الصورة عبر ناسا.

تأتي الأشعة فوق البنفسجية أعلى الطاقات في الطيف الكهرومغناطيسي: الأشعة السينية وأشعة جاما. يحجب جونا هذا الضوء ، لذلك يجب أن يعتمد علماء الفلك على التلسكوبات في الفضاء لرؤية عالم الأشعة السينية وأشعة جاما. تأتي الأشعة السينية من نجوم نيوترونية غريبة ، أو دوامة من مواد محمّصة عالية الالتصاق حول ثقب أسود ، أو غيوم منتشرة من الغازات في مجموعات مجرة ​​يتم تسخينها إلى ملايين الدرجات. وفي الوقت نفسه ، أشعة جاما - أقصر طول موجي للضوء ومميتة للبشر - تكشف عن انفجارات المستعرات العظمية العنيفة ، والانحلال الإشعاعي الكوني ، وحتى تدمير المادة المضادة. تعد انفجارات أشعة جاما - الخفقان القصير لأشعة أشعة جاما من المجرات البعيدة عندما ينفجر نجم ويخلق ثقبًا أسودًا - من بين أكثر الأحداث الفردية نشاطًا في الكون.

إذا أمكنك رؤية الأشعة السينية ، على مسافات طويلة ، سترى وجهة النظر هذه للسديم المحيط بالنجم النابض PSR B1509-58. هذه الصورة مأخوذة من تلسكوب تشاندرا. يقع النجم النابض على بعد 17000 سنة ضوئية ، وهو بقايا الغزل السريعة النواة النجمية التي خلفها بعد المستعر الأعظم. الصورة عبر ناسا.

خلاصة القول: يصف الطيف الكهرومغناطيسي جميع أطوال موجات الضوء - سواء المرئية أو غير المرئية.