A tárgyakat is azért látjuk, mert visszaverik a fény egy részét, ami így a szemünkbe jut. De nem csak abban a spektrumban, amit az emberi szem érzékel, vagyis a látható tartományban érkeznek hullámok. Amikor tévét nézünk, megmelegítjük az ételt a mikróban, vagy amikor zenét hallgatunk a rádióban, akkor is ugyanazt az energiaforrást hasznosítjuk, viszont ezek a hullámok más spektrumtartományban sugároznak.
Az elektromágneses hullámok nagyon gyorsan terjednek, vákuumban ez a sebesség a fénysebességgel (3⋅108 m/s) egyezik meg. Ez azt jelenti, hogy a Napból érkező sugarak körülbelül 8,5 perc alatt érik el a Földet. Azt a távolságot, amekkorát a fény ennyi idő alatt megtesz, 1 csillagászati egységnek nevezzük.
Az elektromágneses hullámok kölcsönhatnak az anyaggal, amibe részben behatolnak, részben pedig visszaverődnek a felszínről. A fellépő kölcsönhatás nagyban függ a frekvenciától. A frekvencia fordítottan arányos a hullámhosszal, vagyis minél nagyobb az adott hullám frekvenciája, annál rövidebb a hullámhossza. A sugárzást ez alapján különböző tartományokra osztjuk. A tartományok közötti határokra viszont nem úgy kell gondolni, mintha valaki késsel feldarabolta volna az egész spektrumot, a határok között nincsen választóvonal, kissé összemosódnak.
A legnagyobb hullámhosszúságú sugárzás a rádiósugárzás, amelynek a hullámhossza 1 mm és 100 km közötti. A rádióhullámokat használják a távközlésben, műholdas kommunikációban, repülőgépek navigációjában. A mikrohullámok hullámhossza rövidebb, mint a rádióhullámoké, kb. 300 mikrométertől 30 cm-ig tart ez a tartomány. A mikrohullámok felhasználásával működik például a telefon vagy a mikrohullámú sütő. A következő tartomány az infravörös, aminek a hullámhossza kb. 780 nm és 1 mm közötti. Ezt a sugárzást használják például gyógyászati célokra, de a távirányítók is infravörös fénnyel működnek. Ezután a már mindenki által megfigyelt látható spektrum következik, amelynek hullámhossza kb. 380 nm és 780 nm közötti. A látható fény az, amit az emberi szem is érzékel, ezt a spektrumot fel lehet bontani a szivárvány színeire. Az ultaibolya sugarak hullámhossza kisebb, mint a látható fényé, ezért az emberi szem ezt már nem érzékeli. Az UV-sugárzás hullámhossztartománya 1 nm és a 380 nm közötti. Jelentős élettani hatásai vannak: az intenzív UV-sugárzás például roncsolja a sejteket, de segít a D-vitamin termelésében. A 10 pm és az 1 nm hullámhossz között érkező hullámok esetén röntgensugárzásról beszélhetünk. A röntgensugárzást használják orvosi diagnosztikai célokra. A legrövidebb, 10 pm-nél rövidebb hullámhosszúságú sugárzás a gamma-sugárzás, amit daganatterápiás célok mellett az élelmiszeriparban is használnak, konzerválásra.
A rádiósugárzáson belül megkülönböztetünk különböző tartományokat: a hosszúhullámokat (650 m – 10 km), középhullámokat (180 m – 650 m) rövidhullámokat (10 m – 180 m), ultrarövid hullámokat (10 cm – 10 m) és deciméteres, centiméteres, milliméteres hullámokat. A hosszú-, közép- és rövidhullámokat a rádiózásban használják, az ultrarövid hullámokat pedig televíziós kommunikációban és a radartechnikában, a mobilközlésben és a mágnesesrezonancia-tomográfiában pedig deciméteres hullámokat használnak.A rádióhullámok nem csak természetes úton, hanem mesterséges úton is keletkezhetnek. A villámok is rádiósugárzást hoznak létre, ezt a meteorológiában használják fel a viharfelhők észlelésére.
A legnagyobb hullámhosszuk a rádióhullámoknak van. A 19. században az emberek azt gondolták, hogy a fény, a mágnesség és a fényesség egymástól függetlenek, de James Clerk Maxwell rájött arra, hogy ezek ugyanannak az elektromágneses sugárzásnak a megjelenési formái. E felfedezés alapján négy összefüggést állapított meg, amelyeken tovább dolgozva elsőként sejtette meg a rádióhullámok létezését. Karl Jansky amerikai mérnök észlelt először kozmikus rádiózajt 1932-ben a Tejútrendszer központjából. Jansky feladata a telefonos interferencia vizsgálata volt a telefonos kommunikációban, megfigyelései során egyetlen interferenciaforrást nem tudott csak azonosítani. Ennek vizsgálata során jött rá a sugárzás kozmikus eredetére. A tiszteletére nevezték el a rádióhullámok erősségének mértékegységét janskynak.
Az égitesteket az általuk kibocsátott vagy éppen visszavert rádiósugárzás alapján is lehet vizsgálni. A rádióhullámok a Föld légkörébe csak kevés torzítással érkeznek be, ezáltal a rádiócsillagászok az égi objektumokról tisztább képet kaphatnak, mint optikai megfigyelés esetén. Az első távcsövet, ami rádióhullámokat észlelt, Grote Reber építette 1936-ban, amivel számos új rádióforrást fedezett fel, ezek egyike a Cygnus A volt. Később, 1951-ben, Walter Baade és Rudolph Minkowsky csillagászok felfedezték azt az objektumot, aminek a rádiósugárzása adta a Cygnus A rádióemisszióját. További vizsgálatok alapján rájöttek, hogy a Cygnus A több mint 700 millió fényév távolságban van, ebből pedig arra következtettek, hogy nagyon erős rádióforrásnak kell lennie, hiszen Reber is észlelte, jóval kezdetlegesebb eszközzel.
Később a csillagászok több olyan rádióforrást észleltek, amelyek egy-egy galaxishoz tartoztak. Aztán olyan forrásokat is felfedeztek, amelyek látszólag csillagokhoz – pontszerű fényforrásokhoz – tartoztak. Ezzel csak az volt a „baj”, hogy a csillagok nem bocsátanak ki erős rádiósugárzást, vagyis valami másnak kellett állnia ennek a hátterében. Így fedezték fel a kvazárokat (kvázi-sztelláris rádióforrásokat), amik elképesztő mennyiségű energiát bocsátanak ki. Mégis, mi adja ezt a rengeteg mennyiségű energiát? Erre a válasz: egy szupernagy tömegű fekete lyuk a gazdagalaxis centrumában. Ezek a fekete lyukak több millió vagy akár milliárd naptömegűek. Anyagfelhő veszi körül őket, amelyből ha kisebb-nagyobb részecskék, akár egy egész csillag belehull a fekete lyukba, anyaga felhevül, ennek a sugárzásnak köszönhetően látjuk fényesnek a kvazárokat röntgentartományban. De nem minden kvazár sugároz ugyanakkora energiát, a tudósok pedig még ma sem tudják, mitől függ, hogy mekkora az adott kvazár rádiósugárzása.
Egy rádióteleszkóp megépítése előtt fontos a helyszín meghatározása. A kozmikus rádióhullámok sokkal halványabbak, mint azok a rádióhullámok, amelyeket a Földön használnak információ továbbítására. Ezért olyan helyet kell választani, ahol a teleszkóp össze tudja gyűjteni a sugárzást anélkül, hogy az ember vagy a természet rádióinterferenciát okozna. A világ legnagyobb, egytányéros rádióteleszkópja 2016 óta a Kínában épült FAST, ami egy ötszáz méteres apertúrájú gömbhéj alakú teleszkóp, ami Tianyan vagy „Szem az égen” néven is ismert. A teleszkóp 2020. január 11-én kezdte meg hivatalos működését. Érzékenysége és felmérési sebessége lehetővé teszi a galaxisokban levő csillagközi gáz és a kompakt objektumok felfedezését is. További néhány tudományos terület, amiben a FAST is részt vesz: semleges hidrogén felmérése, csillagközi molekulák kimutatása, pulzár keresése, téridő-hullámzás keresése, exobolygók kutatása, ami a Földön kívüli élet utáni nyomozásban játszik szerepet.
És egy kis WOW a cikk végére: Frank Drake kezdeményezésére 1963-ban megindult a SETI, amely földönkívüli civilizációk után kutat, és az egyik rádióteleszkópja, a Big Ear (Nagy Fül) segítségével Jerry R. Ehman 1977. augusztus 15-én fogott egy nagy intenzitású, keskeny sávú rádiójel-sorozatot.
És hogy ez miért WOW, arról az alábbi cikkben olvashattok részletesebben: https://svabhegyicsillagvizsgalo.hu/hirek/blog/a-wow-jel-45-eve
Szerző: Varga Nóra, Bemutató csillagász
Svábhegyi Csillagvizsgáló