Wat is het elektromagnetische spectrum?

Het elektromagnetische spectrum

Het elektromagnetische spectrum

Als je aan licht denkt dan denk je waarschijnlijk aan dat je ogen kunnen zien. Maar het licht dat we met onze ogen kunnen zien is slechts het begin, het is maar een klein deel van de hoeveelheid licht om ons heen. Wetenschappers gebruiken de term “elektromagnetisch spectrum” om al het licht dat bestaat, te beschrijven. Van radiogolven tot gammastraling, het meeste licht in het heelal is onzichtbaar voor ons.

Licht is een golf van alternerende elektrische en magnetische velden. De voortplanting van licht is niet veel anders dan golven op een oceaan. Net zoals iedere golf zijn er een paar fundamentele eigenschappen om licht te beschrijven. Eén hiervan is de frequentie, uitgedrukt in Hertz, die het aantal golven per sonde telt die op een punt passeren. Een andere eigenschap die hier nauw verband mee houdt is de golflengte: de afstand tussen de piek van de ene golf tot de piek van de volgende golf. Deze twee eigenschappen zijn aan elkaar gerelateerd: hoe groter de frequentie hoe kleiner de golflengte en omgekeerd.

De elektromagnetische golven die onze ogen kunnen detecteren – het zichtbare licht – trilt tussen 400 en 700 terahertz (THz). De daarbij behorende golflengtes hebben ongeveer de grootte van een groot virus: 390 – 750 nanometer ( 1 nanometer = 1 miljardste meter). Onze hersenen interpreteren al die verschillende golflengtes van licht als verschillende kleuren. Rood heeft de langste golflengte en violet heeft de kortste golflengte. Als we zonlicht door een prisma laten vallen dan zien we dat het bestaat uit verschillende golflengtes van licht. Het prisma maakt een regenboog door iedere golflengte onder een andere hoek te laten uittreden.

Maar licht stopt niet bij rood of violet. Net zoals er geluiden zijn die wij niet kunnen horen (maar andere dieren wel) is er ook nog een enorm groot gebied van licht dat onze ogen simpelweg niet kunnen zien. In het algemeen komen de langere golflengtes van de oudste en donkerste gebieden in de ruimte en de kortere golflengtes zijn afkomstig van fenomenen in de ruimte waar heel veel energie bij vrijkomt.

Astronomen doen om verschillende redenen in alle gebieden van het elektromagnetische spectrum waarnemingen. Radiogolven en microgolven – de langste golven met de laagste energie – worden gebruikt om diep in interstellaire wolken te kijken en de beweging van koud en donker gas te bestuderen. Radiotelescopen zijn gebruikt om de structuur van ons sterrenstelsel te bepalen en microgolftelescopen zijn gevoelig voor de achtergrondstraling van de oerknal.

Infraroodtelescopen zijn uitermate geschikt voor het bestuderen van koude, zwakke sterren en ze kunnen zelfs de temperatuur van planeten bij andere sterren meten. De golflengtes van het infrarode licht zijn lang genoeg om door stofwolken heen te kijken die ons zicht belemmeren. Met behulp van stofwolken kunnen astronomen door de stofbanen heen naar de kern van ons sterrenstelsel kijken.

De meerderheid van de sterren zendt het merendeel van hun elektromagnetische energie uit als zichtbaar licht, dit is ook het kleine deel van het spectrum dat onze ogen kunnen zien. Omdat golflengtes overeenkomen met energie vertelt de kleur van een ster hoe heet de ster is: rode sterren zijn het koudst en blauwe sterren zijn de heetste sterren. De allerkoudste sterren zenden nauwelijks zichtbaar licht uit, ze zijn alleen zichtbaar met behulp van infraroodtelescopen.

Golflengtes kleiner dan violet noemen we ultraviolet of UV-licht. We kennen dit UV-licht op Aarde goed want het zorgt er onder andere voor dat we verbranden onder de Zon. Astronomen gebruiken UV-licht om gebieden met stervorming te bestuderen en te kijken naar hele energetische sterren. Als je in UV-licht naar ververwijderde sterrenstelsels kijkt dan zijn sterren en gas niet meer zichtbaar en worden alleen de gebieden waar veel stervorming plaatsvindt zichtbaar.

Voorbij het ultraviolet bevinden zich de golven met de hoogste energieën van het elektromagnetische spectrum: de röntgenstraling en de gammastraling. Onze atmosfeer houdt deze straling volledig tegen dus astronomen moeten telescopen in de ruimte plaatsen om de röntgen- en gammastraling van het heelal te kunnen bestuderen. Röntgenstraling komt o.a. van exotische neutronensterren, de straalstroom van superheet materiaal dat om een zwart gaat draait of diffuse wolken van gas in galactische clusters dat tot miljoenen graden is verhit.

Gammastraling tot slot – de kortste golflengte van het licht en dodelijk voor mensen – toont ons krachtige supernova explosies, kosmisch radioactief verval en het vernietigen van antimaterie. Uitbarstingen van gammastraling – de korte flikkering van gammastraling uit verre sterrenstelsels als er een ster explodeert of een zwart gat ontstaat – behoren tot de meest energetisch gebeurtenissen in het heelal.

 

Eerste publicatie: 11 april 2015
Laatste keer herzien op: 27 mei 2017