Si e përdor astronomia spektrin elektromagnetik?

Pjesë të spektrit elektromagnetik të padukshme për sytë e njeriut zbulojnë një sasi të madhe informacioni rreth universit, por u desh shumë kohë që astronomëve të mësonin se si ta shihnin atë.

Për mijëra vjet, njerëzit po shikonin qiellin e natës të mbushur me yje duke përdorur vetëm sytë e tyre të ndjeshëm ndaj gjatësisë së valës optike të spektrit elektromagnetik. Teleskopët e parë, të shpikur në fillim të shekullit të 17-të, rritën aftësinë e syve të njeriut duke zmadhuar objektet e largëta.

Por ndërsa fizikantët filluan të zbulonin në shekullin e 19-të se ka lloje të tjera, të padukshme, drite në botën natyrore përreth nesh, astronomët kuptuan se duhet të ketë një dritë të tillë që buron edhe nga universi.

Sot, astronomët e dinë se shumica e rrezatimit, ose dritës, e pranishme në univers është e padukshme për sytë e njeriut. Duke parë universin në të gjitha gjatësitë e valëve të mundshme, shkencëtarët po krijojnë së bashku një pamje komplekse të mjedisit kozmik jashtëzakonisht të gjerë ku ne jemi pjesë. Megjithatë, u deshën dekada që të krijoheshin instrumente që mund të zbulonin këtë rrezatim të padukshëm nga burimet qiellore.

Këtu shpjegojmë se çfarë na mësojnë pjesë të ndryshme të spektrit elektromagnetik për universin.

Radioastronomia studion rrezatimin kozmik me gjatësi vale më të gjata (nga më pak se 0.4 inç në disa milje, ose 1 centimetër në disa kilometra) dhe ishte lloji i parë i astronomisë i zhvilluar që mbështetet në gjatësi vale të ndryshme nga drita optike.

Zbulimi se valët e radios nga trupat në univers godasin planetin tonë u bë krejtësisht rastësisht. Në vitin 1933, një inxhinier i ri radio amerikan Karl Jansky, një punonjës i kompanisë së famshme telefonike Bell Laboratories, u ngarkua të kërkonte burime të fërshëllimës së pashpjegueshme që ndonjëherë ndërhynte në transmetimet e mesazheve radio përtej Oqeanit Atlantik. Jansky zbuloi se ndërsa një pjesë e kësaj zhurme vinte nga burime në Tokë, të tilla si stuhitë e afërta, kishte një lloj sinjali, të marrë vazhdimisht nga antenat e tij eksperimentale, që dukej se vinte nga ajo që ne e dimë sot se është qendra jonë. Galaktika e Rrugës së Qumështit, rajoni ku banon vrima e zezë Shigjetari A*. Shpejt pas kësaj filloi eksplorimi sistematik i universit të radios.

Astronomët kanë zbuluar që kur valët e radios emetohen nga elektronet rrotulluese dhe burojnë nga të gjitha llojet e mjediseve që kanë aftësinë t’i bëjnë ato elektrone të rrotullohen, tha për Space.com Affelia Wibisono, një astronom në Observatorin Mbretëror Greenwich në Mbretërinë e Bashkuar.

“Në mënyrë tipike, kur zbuloni valët e radios, po shikoni elektronet që lëvizin nëpër një fushë magnetike”, tha Wibisono. “Por gazi i jonizuar mund të lëshojë edhe valë radio.”

Duke gjurmuar strukturën e reve që lëshojnë valë radio, astronomët ishin në gjendje të përshkruanin të gjithë strukturën e galaktikës sonë, Rrugës së Qumështit, si dhe galaktikave të tjera aty pranë. Ata mund të përcaktojnë zonat me përqendrime të larta të yjeve të rinj të nxehtë, por edhe të studiojnë objekte të errësuar nga pluhuri, si vrimat e zeza që fshihen në qendrat galaktike. Trupat shumë të magnetizuar, të tillë si mbetjet yjore që rrotullohen shpejt, të quajtura pulsarët, janë objektivat kryesorë për radioastronominë pasi ato dërgojnë ndezje të fuqishme valësh radio ndërsa rrotullohen si fare kozmike super të shpejta.

Duke qenë se valët e radios janë lloji i rrezatimit elektromagnetik me gjatësi vale më të gjata, radioteleskopët duhet të jenë mjaft të mëdhenj. Grupe të mëdha radio-antenash, të tilla si Karl G. Jansky Very Large Array në New Mexico që përbëhet nga 28 pjata secila 25 metra të gjerë, janë standardi teknologjik sot. Duke kombinuar antena të shumta, astronomët krijojnë teleskopë që kanë hapje të pamasë që barazojnë distancën midis pjesëve më të largëta të grupit, duke i mundësuar kështu shkencëtarit të zbulojë sinjalet më të dobëta me rezolucionin më të mirë të mundshëm.

Vargu i Kilometer katror (SKA), i ndërtuar aktualisht në dy vendndodhje në Australi dhe Afrikën e Jugut, do të jetë radioteleskopi më i madh në botë me një diferencë të konsiderueshme sapo të dalë në internet rreth vitit 2028. Me mijëra pjatat dhe antenat e tij dipole që përfshijnë mijëra milje katrore në tokë të largët, SKA do të vëzhgojë menjëherë zona të mëdha të qiellit dhe do të zbulojë sinjalet më të dobëta që vijnë nga skajet më të largëta të universit.

Teleskopi Event Horizon, i famshëm për fotografimin e vrimave të zeza, është gjithashtu një radio teleskop, ose më mirë një rrjet mbarëbotëror radioteleskopësh me një hapje të barabartë me madhësinë e planetit tonë.

Ndryshe nga disa lloje të tjera të gjatësive valore, valët e radios depërtojnë kryesisht në atmosferën e Tokës me lehtësi, duke lejuar astronomët të bazojnë pajisjet e tyre në sipërfaqen e planetit.

Megjithatë, për shkak të përhapjes së teknologjive të radio komunikimit në botën moderne, radio teleskopët rrezikohen të hutohen nga sinjalet e prodhuara nga njeriu. Për shembull, SKA do të rrethohet nga një zonë e qetë me radio ku nuk do të lejohen telefonat celularë dhe pajisjet radio.

Në kërkim të vazhdueshëm për mënyra më të mira për të studiuar universin, astronomët tani po mendojnë seriozisht ndërtimin e një radioteleskopi në anën e largët të hënës. I hequr nga burimet tokësore të zhurmës radio të krijuar nga njeriu, si dhe nga jonosfera e Tokës (pjesa e sipërme e atmosferës e cila përmban gaz jonizues që thith dhe shtrembëron disa sinjale radio kozmike), një observator i tillë do t’u sigurojë shkencëtarëve më të thellët dhe pamjet më të pashqetësuara në epokën më të hershme të universit.

Brezi tjetër i spektrit elektromagnetik pas valëve të radios janë mikrovalët. Meqenëse mikrovalët mbulojnë gjatësi vale midis 3,3 këmbë dhe 0,04 inç (1 metër dhe 1 milimetër), zbulimet e para të mikrovalëve kozmike u bënë në fakt nga teleskopët radio.

Mikrovalët kanë një vend të veçantë, por mjaft të kufizuar në astronomi. Sipas Agjencisë Evropiane të Hapësirës (ESA), i gjithë qielli shkëlqen në mënyrë uniforme në mikrovalë me atë që është identifikuar si sfondi kozmik i mikrovalës.

Kjo uniformitet nuk shihet në gjatësi vale të tjera, të cilat zbulojnë qiellin në pika dhe zona me shkëlqim të ndryshëm. Në fakt, rrezatimi kozmik i mikrovalës është aq i çuditshëm sa studiuesit që e zbuluan për herë të parë në vitet 1960 (krejt rastësisht gjatë eksperimenteve me balona me jehonë) fillimisht menduan se ishte prodhuar nga një defekt teleskopi.

Hulumtimet e mëvonshme, megjithatë, konfirmuan se zhurma e mikrovalës vinte nga hapësira dhe se nuk ishte asgjë më pak se mbetjet e rrezatimit të lëshuar nga Big Bengu, shpërthimi i madh që krijoi universin rreth 13.8 miliardë vjet më parë.

Ky rrezatim fillimisht u lëshua në formën e rrezeve X shumë energjike, me gjatësi vale të shkurtër, por meqenëse u desh kaq shumë kohë për të arritur tek ne, i ashtuquajturi efekti i zhvendosjes së kuqe i shkaktuar nga zgjerimi i universit e ka shtrirë këtë gjatësi vale deri në fund. mikrovalë.

Mikrovalët zbulojnë universin siç dukej në fazat e tij më të hershme. Sondazhet më të ndjeshme ishin në gjendje të shkonin aq larg sa të dallonin rajonet më të dendura të gazit dhe pluhurit që më pas prodhuan galaktikat e para.

Mikrovalët absorbohen kryesisht nga atmosfera e Tokës, që do të thotë se ato studiohen më së miri nga teleskopët e bazuar në hapësirë.

Në vitin 1989, pas zbulimeve fillestare të papërpunuara me bazë në Tokë të mikrovalëve kozmike, NASA dërgoi në hapësirë satelitin e parë të dedikuar për vëzhgimin e mikrovalëve – Eksploruesin e Sfondit Kozmik (COBE). COBE mati ndryshimet në temperaturën e sfondit të mikrovalës në rajone të ndryshme. Pasardhësi i COBE, Sonda e Anisotropisë së Mikrovalëve Wilkinson (WMAP), e lëshuar në 2003, përmirësoi më tej nivelin e detajeve të kësaj harte kozmike të mikrovalës. Këto vëzhgime ndihmuan për të përcaktuar moshën e universit me saktësi më të madhe, sipas Agjencisë Evropiane të Hapësirës (ESA), dhe për të përcaktuar sasinë e llojeve të ndryshme të materies që universi përmbante në vitet e tij të hershme.

Misioni Planck i ESA-s, i nisur në vitin 2009, më pas përfundoi detyrën e krijimit të hartës më të saktë të sfondit kozmik të mikrovalës, e cila, tha ESA, është në një farë mase “përfundimtare”, pasi disa nga matjet nuk mund të përmirësohen më tej.

Gjatësia e valës nënmilimetrike qëndron midis intervalit milimetër dhe infra të kuqe. Siç sugjeron emri, valët nënmilimetër kanë gjatësi më të shkurtër se 1 mm, ose 0,04 inç, dhe deri në disa qindra mikrometra. Vëzhgimet në këtë varg mbivendosen pjesërisht me gjatësitë e valëve më të gjata të spektrit infra të kuq.

Përdorimi i gjatësive të valëve nënmilimetër në astronomi është relativisht i fundit, sipas Astronomy Cast. Detektorët e përdorur për të zbuluar rrezatimin nënmilimetër janë mjaft të ngjashëm me ata që përdoren në radioastronomi, por mijëra herë më të vegjël. Prandaj, teknologjia duhej të përparonte mjaftueshëm për të bërë të mundur këta detektorë.

Duke folur për Astronomy Cast, një podcast astronomie, astronomja amerikane Pamela Gay tha se përdorimi i valëve nënmilimetër në astronomi është i kufizuar në disa lloje objektesh dhe fenomenesh.

Valët nënmilimetër depërtojnë përmes reve të gazit molekular dhe pluhurit në rajonet e formimit të yjeve, të cilat janë të errëta nga pamja e teleskopëve optikë.

Në valët nënmilimetër, astronomët mund të vëzhgojnë “lazerët natyrorë” të universit, rajone ku elektronet shumë të ngarkuara lëshojnë dritë lazer ndërsa shkarkojnë një pjesë të energjisë së tyre, tha Gay. Këta lazer natyralë, të quajtur ndonjëherë maser, zakonisht vërehen në një lloj të veçantë yjesh të ndryshueshëm pulsues të quajtur yjet Mira.

Valët nënmilimetrike janë gjithashtu të mira në drejtimin e astronomëve drejt disa llojeve interesante të molekulave organike dhe bëjnë një punë të mirë duke analizuar objektet e ftohta si kometat në sistemin diellor, tha Gay.

Për shkak se valët nënmilimetrike thithen nga uji në atmosferën e Tokës, observatorët që studiojnë burimet e rrezatimit nënmilimetër në univers duhet të ndërtohen në vende të larta dhe të thata për të parandaluar që avujt e ujit të errësojnë pamjet e tyre. Në thelb, ju do të gjeni teleskopë nënmilimetër në të njëjtat vende në Tokë ku gjeni teleskopët më të mirë optikë.

Vargu i madh milimetër/nënmilimetër Atacama (ALMA), i operuar nga Observatori Jugor Evropian ndodhet në pllajën Chajnantor në Kilin verior në një lartësi prej 16,400 këmbësh (5,000 m).

Vargu Submillimeter në Maunakea të Hawait, i cili operohet nga Qendra e Harvardit Smithsonian për Astrofizikën, ndodhet disi më e ulët, në 13,450 këmbë (4,100 m) mbi nivelin e detit.

Ndryshe nga valët nënmilimetër, drita infra e kuqe përfshin një gamë të gjerë të spektrit elektromagnetik nga 0,04 inç (pak nën 1 milimetër) në anën që kufizohet me mikrovalët deri në 0,75 mikrometra në anën që kufizohet me dritën e dukshme.

Teleskopi Hapësinor James Webb (JWST) i udhëhequr nga NASA, i lëshuar në ditën e Krishtlindjes, 2021, vuri në qendër të vëmendjes astronominë infra të kuqe me aftësinë e tij për të parë shtrirjet më të largëta të universit.

Drita infra të kuqe, e cila në thelb është nxehtësi, ishte gjatësia e parë e valës e padukshme e zbuluar, krejtësisht rastësisht, nga astronomi britanik William Herschel në 1800 gjatë eksperimenteve të tij me spektrin e dritës së dukshme. Megjithatë, u desh një kohë e gjatë që detektorët infra të kuqe të bëheshin mjaft të ndjeshëm për të ofruar pamje mahnitëse të kozmosit për të cilin njihet tani JWST.

Vëzhgimet e para të papërpunuara të objekteve qiellore në spektrin infra të kuqe u fokusuan në hënë dhe diell. Astronomët në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të ishin në gjendje të masin temperaturën e atmosferës së diellit, si dhe zonat e ndryshme të temperaturës në sipërfaqen e hënës. Nga fundi i shekullit, teknologjia përparoi në nivelin që ishte e mundur të zbulohej nxehtësia nga planetët gjigantë të sistemit diellor, Jupiteri dhe Saturni, sipas Një histori e shkurtër e astronomisë infra të kuqe.

Astronomia me rreze infra të kuqe, megjithatë, nuk u ngrit plotësisht deri në gjysmën e dytë të shekullit të 20-të, kur u zhvilluan detektorë më të sofistikuar, duke lejuar astronomët të analizojnë burimet e nxehtësisë nëpër Rrugën e Qumështit.

Siç e ka demonstruar me bollëk JWST që nga publikimi i imazheve të tij të para në korrik 2022, drita infra të kuqe është e mirë në shumë gjëra.

Falë aftësisë së saj për të depërtuar përmes pluhurit dhe gazit, drita infra të kuqe zbulon se çfarë po ndodh brenda reve të trasha të pluhurit dhe gazit ku formohen yjet. Yjet që dalin në mes të këtyre reve nuk janë ende mjaft të nxehtë për të lëshuar dritë të dukshme, por janë mjaft të ngrohtë për t’u zbuluar nga sensorët infra të kuqe.

Me teknologji të tillë të avancuar si JWST, astronomët mund të vëzhgojnë materien që është vetëm disa gradë më e ngrohtë se zeroja absolute, temperatura prej minus 459,67 gradë Fahrenheit (minus 273,15 gradë Fahrenheit), ku lëvizja e atomeve ndalon.

Kur shikoni Rrugën e Qumështit në dritën infra të kuqe, shfaqet një galaktikë e fshehur me yje të dështuar, të quajtur xhuxhët kafe. Xhuxhët kafe janë trupa që janë shumë të mëdhenj për t’u quajtur planetë, por nuk janë mjaft masivë për të ndezur shkrirjen bërthamore në bërthamat e tyre. Trupat në skajet më të largëta të sistemit diellor që marrin shumë pak ndriçim diellor shfaqen gjithashtu. Edhe mediumi ndëryjor, gazi i ftohtë dhe pluhuri i shpërndarë midis yjeve dhe galaktikave, mund të hartohet në spektrin infra të kuq.

Webb u ndërtua me qëllimin për të zbuluar dritën e parë që ndezi universin disa qindra milionë vjet pas Big Bengut. Megjithëse kjo dritë ishte emetuar në intervalin e gjatësisë së valës optike, zgjerimi i përshpejtuar i universit e kishte shtrirë këtë dritë në rrezen infra të kuqe falë efektit të njohur si zhvendosja e kuqe. Prandaj, teleskopët optikë, edhe nëse do të ishin aq të ndjeshëm sa Webb, nuk mund ta shihnin më këtë dritë.

Por teleskopi hapësinor James Webb sheh vetëm një pjesë të vogël të spektrit infra të kuq, të ashtuquajturën dritë infra të kuqe të mesme dhe afër, e cila përfshin gjatësi vale nga 28.5 mikrometra në 0.6 mikrometra ku fillon spektri i dukshëm.

Teleskopi fluturues i NASA-s SOFIA i dalë së fundmi në pension ishte një specialist në llojin e dritës infra të kuqe me gjatësi vale më të madhe, të ashtuquajturën infra të kuqe të largët, e cila arrin deri në 612 mikrometra dhe është më e mira për të vëzhguar mjedisin e ftohtë ndëryjor.

Të dy, teleskopi hapësinor James Webb dhe SOFIA, flamurët aktualë dhe të dalë në pension (përkatësisht) të astronomisë infra të kuqe, kishin paraardhësin e tyre.

Teleskopi Hapësinor Spitzer i NASA-s vëzhgoi universin në infra të kuqe të mesme dhe pjesë të spektrit të largët infra të kuq nga viti 2003 deri në 2020. Anija kozmike Herschel e ESA-s e plotësoi këtë punë në spektrin infra të kuqe të largët midis 2009 dhe 2013.

Një teleskop i mëparshëm ajror, Observatori Ajror Kuiper, studioi qiellin infra të kuqe nga 1974 deri në 1995.

Astronomia optike ka bërë hapa të mëdhenj që nga teleskopët e parë të fillimit të shekullit të 17-të. Duke rritur aftësitë natyrore të syrit të njeriut përtej imagjinatës, teleskopët optikë të shekullit të 21-të janë ende shtylla kurrizore e kërkimit të astronomisë.

Nga teleskopët gjigantë që zënë majat e largëta të maleve dhe rrafshnaltat e malësive te super-sytë në orbita, siç është teleskopi ikonë Hapësinor Hubble, observatorët optikë zbulojnë universin me një nivel gjithnjë e në rritje detajesh. Disa, nga ana tjetër, përqendrohen në skanimin e pjesëve të mëdha të qiellit menjëherë për të dalluar fenomene të papritura, të tilla si shpërthimet e supernovës së yjeve që vdesin ose asteroidët që afrohen.

Teleskopët optikë e tregojnë universin ashtu siç do të dukej për sytë e njeriut. Ngjyrat në imazhet optike korrespondojnë me ngjyrat që do të shihnin sytë e njeriut. Imazhet nga llojet e tjera të teleskopëve, si ato që imazhojnë universin në dritën infra të kuqe dhe ultravjollcë, duhet të përpunohen nga astronomët në tokë, me ngjyra të caktuara artificialisht në gjatësi vale të ndryshme.

Për të qenë të dukshme në gjatësitë e valëve optike, objektet duhet ose të lëshojnë dritën e tyre të dukshme ose të ndriçohen nga objekte të tjera. Planetët, hënat dhe asteroidët në sistemin tonë diellor janë të dukshëm vetëm për teleskopët optikë (dhe për sytë e njeriut) për shkak të afërsisë së diellit tonë.

Drita optike nuk mund të kalojë nëpër pengesa, të tilla si retë e dendura pluhuri, të cilat fshehin disa nga zonat më interesante të universit (të tilla si qendrat e galaktikave ku vrimat e zeza supermasive gllabërojnë sasi të mëdha materialesh ose mjegullnajat që formojnë yje).

Drita optike gjithashtu ndikohet disi nga atmosfera e Tokës, edhe pse jo aq sa gjatësitë e valëve infra të kuqe dhe nënmilimetër. Ndërsa rrezatimi infra i kuq dhe nënmilimetrik absorbohet kryesisht, rrezet optike shpërndahen pak nga molekulat në atmosferë, që do të thotë se objektet e vëzhguara nuk duken aq të mprehta sa nëse atmosfera nuk do të ishte e pranishme. Kjo turbullim atmosferik kufizon saktësinë e vëzhgimeve që teleskopët optikë me bazë në Tokë mund të arrijnë, edhe pse sistemet moderne optike adaptive të instaluara në teleskopët më të mirë në botë mund ta plotësojnë deri në një masë këtë mangësi.

Përveç makinerive komplekse dhe të kushtueshme në hapësirë dhe në majat e largëta të maleve, astronomia optike është metoda më e arritshme për të vëzhguar qiellin për vëzhguesit amatorë të qiellit. Teleskopët e mirë të oborrit të shtëpisë mund të blihen për disa qindra dollarë dhe Space.com ofron shumë udhëzues se si të zgjidhni më të mirën për ju.

Teleskopi Hapësinor Hubble është mbreti i padiskutueshëm i astronomisë optike dhe burimi i shumë imazheve që kanë fituar status ikonik. Teleskopi, i lëshuar në vitin 1990, është ende i fortë dhe ende mund të ketë një dekadë apo më shumë jetë dhe astronomi përrallore përpara tij.

Teleskopi Very Large (VLT) i operuar nga Observatori Jugor Evropian (ESO) në Kili është një nga teleskopët optikë më të avancuar të bazuar në Tokë. VLT përbëhet nga katër teleskopë kryesorë, secili me një pasqyrë 27 këmbë të gjerë (8,2 metra) dhe katër teleskopë ndihmës 5,9 këmbë (1,8 m). Katër teleskopët kryesorë mund të zbulojnë secili dritë që është katër miliardë herë më e zbehtë se ajo që mund të shohin sytë e njeriut. Teleskopët gjithashtu mund të punojnë së bashku si një i ashtuquajtur interferometër, i cili rrit rezolucionin në një nivel që do të ishte i arritshëm me një teleskop të vetëm me një pasqyrë 426 këmbë të gjerë (130 m).

ESO aktualisht po ndërton teleskopin jashtëzakonisht të madh të gjeneratës së ardhshme (ELT), gjithashtu në Kili. Me një pasqyrë të vetme 130 këmbë të gjerë (39.3 m), ELT do të jetë teleskopi optik më i madh në botë. Pasi të përfundojë, observatori do të jetë në gjendje të mbledhë 100 milionë herë më shumë dritë se syri i njeriut dhe të sigurojë imazhe 16 herë më të mprehta se Teleskopi Hapësinor Hubble, sipas ESO.

Teleskopët binjakë Keck në ishullin Havai të Maunakea janë të pajisur me pasqyra 32,8 këmbë të gjera (10 m të gjera) që i detyruan ekipet teknike që i projektuan dhe i ndërtuan ato në fund të viteve 1980 të zhvillonin disa zgjidhje teknike gjeniale. Meqenëse në atë kohë nuk ishte e mundur të operohej me saktësi një pasqyrë e vetme e fortë e një madhësie të tillë, inxhinierët bënë pasqyrat Keck nga 36 segmente gjashtëkëndore që punojnë së bashku si një njësi me ndihmën e një sistemi optik aktiv. Ky dizajn i pasqyrës së segmentuar është mjaft i ngjashëm me atë të përdorur për pasqyrën 21 këmbë të gjerë (6,5 m) të teleskopit hapësinor James Webb.

Teleskopi i Madh Binocular në Arizona përmban pasqyrën më të madhe në botë jo të segmentuar, me diametër 28 këmbë (8.4 m).

Gran Telescopio Canarias në ishullin spanjoll La Palma në brigjet e Afrikës perëndimore, është teleskopi optik më i madh në botë me një hapje të vetme, me një pasqyrë 10.4 m të gjerë.

Hubble i madh është gjithashtu vëzhguesi kryesor në botë i dritës ultravjollcë që buron nga burimet në univers. Drita ultravjollcë ka gjatësi vale më të shkurtra dhe mbart energji më të larta se drita e dukshme dhe i drejton astronomët drejt proceseve të nxehta, energjike, të tilla si ato që ndodhin në yjet e rinj dhe në galaktikat e reja që formojnë yje. Yjet masivë që rrotullohen rreth njëri-tjetrit në sisteme binare gjithashtu lëshojnë dritë ultravjollcë dhe po ashtu aurorat e fuqishme në planetët gjigantë të gaztë si Jupiteri.

Drita ultravjollcë absorbohet nga shtresa e ozonit në atmosferën e Tokës, e cila është e mirë për organizmat që jetojnë në Tokë (pasi dihet se këto gjatësi vale shkaktojnë dëmtim të indeve dhe kancer). Për astronominë, megjithatë, aftësia e kufizuar e dritës ultravjollcë për të depërtuar në atmosferë do të thotë që teleskopët e projektuar për ta studiuar atë duhet të orbitojnë në hapësirë.

Përveç teleskopit hapësinor Hubble, observatorët diellorë si Orbiteri Diellor Evropian ose Observatori Dinamik Diellor i NASA-s mbajnë imazhe ultravjollcë për të vëzhguar procese shumë energjike në diell. Eksploruesi i Jupiterit i NASA-s Juno mban gjithashtu një instrument për studimin e dritës ultravjollcë.

Gjërat nxehen dhe bëhen më energjike me rrezet X. Zbuluar aksidentalisht nga fizikani gjerman Wilhelm Roentgen në 1895, këto rreze depërtuese të lëndës gjenerohen në sasi të mëdha gjatë disa prej proceseve më të jashtëzakonshme në univers, të tilla si kur vrimat e zeza supermasive ose yjet neutron jashtëzakonisht masive thithin materie nga rrethina e tyre, ose gjatë shpërthimeve të supernovës së yjeve që vdesin.

Rrezet X vijnë nga vendet më të nxehta në univers, duke përfshirë vrimën e zezë dhe disqet e grumbullimit të yjeve neutron, ku materia rrotullohet me shpejtësi ekstreme. Plazma me temperaturë të lartë që mbush hapësirën midis galaktikave në grupimet e galaktikave gjithashtu lëshon rreze X, dhe po ashtu edhe yjet, përfshirë diellin tonë.

Astronomët zbuluan kohët e fundit se kometat mund të lëshojnë rreze X, tha Wibisono, dhe se Jupiteri, përveç aurorës së tij ultravjollcë, prodhon gjithashtu një aurorë që shkëlqen në rrezet X.

“Rrezet X janë një pjesë vërtet e fuqishme e spektrit, sepse ju merrni fluoreshencë në rrezet X,” tha Wibisono. “Sipërfaqet shkëmbore të hënave dhe planetëve lëshojnë rreze X për fluoreshencë. Atmosferat rreth planetëve tokësorë gjithashtu fluoreshojnë dhe rrezet X, gjigantët e gazit shpërndajnë rrezet X diellore, kështu që ata veprojnë si një pasqyrë ndaj rrezeve X diellore.”

Fluoreshenca është aftësia e një sipërfaqeje për të thithur dhe më pas emetuar dritën e ardhur fillimisht nga një burim tjetër.

Famëkeq për potencialin e tyre për të shkaktuar mutacione të ADN-së që mund të çojnë në kancer, rrezet X, ashtu si rrezet ultravjollcë, për fat të mirë filtrohen nga atmosfera e Tokës. Prandaj, astronomia me rreze X mund të ngrihej vetëm pasi njerëzit të ishin në gjendje të dërgonin objekte në hapësirë. Astronomët e dinin më parë se dielli është një burim i fuqishëm i rrezeve X, por instrumentet e para të aftë për të zbuluar burime të tjera të rrezeve X kozmike u lëshuan vetëm në bordin e raketave tingëlluese në vitet 1960.

Një nga problemet me zbulimin e rrezeve X kozmike është aftësia e tyre për të depërtuar në materie. Ashtu si ato depërtojnë në indet e njeriut për të zbuluar kockat e thyera, rrezet X kalojnë gjithashtu nëpër pasqyra që astronomët mund të dëshirojnë t’i përdorin për t’i përqendruar ato.

Prandaj, ndërtimi i detektorëve të ndjeshëm ndaj rrezeve X kërkon njëfarë zgjuarsie inxhinierike. Sipas NASA-s, shkencëtarët duhet të dizajnojnë pasqyra për teleskopët me rreze X në një mënyrë që rrezet energjike të godasin sipërfaqen reflektuese në një kënd të cekët “si një gur që kapërcen mbi sipërfaqen e një pellgu”.

Teleskopët me rreze X kërkojnë pasqyra të shumta të pozicionuara në kënde gradualisht në rritje për të devijuar rrezet X në një detektor. Kontraksione të tilla, megjithatë, priren të jenë mjaft të trashë dhe kërkojnë satelitë të mëdhenj për t’i akomoduar ato. Chandra e NASA-s, për shembull, me gjatësi 45 këmbë (13 m), është sateliti më i madh i lëshuar nga Space Shuttle, rreth tre këmbë (1 m) më i gjatë se Hubble.

Aftësia depërtuese e materies së rrezeve X, megjithatë, ka gjithashtu avantazhet e saj, pasi këto rreze largohen lehtësisht nga rajonet e mbuluara me pluhur, siç janë qendrat galaktike ku vrimat e zeza përtypin materien në rënie.

Observatori i NASA-s me rreze X Chandra është teleskopi aktual i rrezeve X. Në hapësirë që nga viti 1999, Chandra udhëton rreth Tokës në një orbitë eliptike që e çon atë deri në 83,000 milje (133,000 km) larg nga sipërfaqja e planetit, ku asnjë atmosferë e mbetur nuk pengon pamjet me rreze X. Gjatë më shumë se dy dekadave të tij në orbitë, Chandra ka imazhuar avionë materies që shkrepin nga vrimat e zeza supermasive në qendrat galaktike dhe madje ka gjurmuar ndarjen e materies së errët nga materia normale në përplasjet e galaktikave në grupimet galaktike.

ESA gjithashtu ka vëzhguesin e saj të hapësirës me rreze X, teleskopin hapësinor XMM-Newton, i lëshuar gjithashtu në 1999.

Rrezet gama janë lloji më i lartë i energjisë i rrezatimit i pranishëm në univers. Ashtu si rrezet X, ato vijnë nga procese jashtëzakonisht të nxehta dhe energjike në univers, të tilla si shpërthimet e supernovës dhe grumbullimi i vrimave të zeza. Edhe më të afta për të depërtuar lëndën sesa rrezet X, rrezet gama prodhohen gjithashtu gjatë shpërthimeve bërthamore në Tokë dhe, në sasi më të vogla, në stuhi dhe gjatë prishjes radioaktive. Yjet si dielli ynë gjithashtu prodhojnë ndezje të herëpashershme të rrezeve gama në formën e ndezjeve diellore.

Ashtu si shumë lloje të tjera të astronomisë, astronomia me rreze gama erdhi rastësisht. Në vitet 1960, satelitët ushtarakë amerikanë po kërkonin shenja të testimit të armëve bërthamore nga BRSS, kur zbuluan ndezje të pashpjegueshme të rrezeve gama jashtëzakonisht energjike. Që zgjasin nga fraksione sekondash deri në disa minuta, këto shpërthime të rrezeve gama, siç u bënë të njohura, vinin rregullisht nga të gjitha pjesët e universit.

U deshën deri në vitet 1990 që astronomët të kuptonin se këto shpërthime vijnë nga shpërthime jashtëzakonisht të fuqishme që shënojnë lindjen e vrimave të reja të zeza kur vdesin yjet masive. Llojet më të shkurtra të shpërthimeve të rrezeve gama prodhohen në përplasjet e mbetjeve yjore super të dendura të quajtura yje neutron.

Shpërthimet e rrezeve gama tregojnë astronomët për faktin se një ngjarje kataklizmike sapo ka ndodhur diku në univers. Duke matur intensitetin e shpërthimit, astronomët mund të mësojnë diçka për intensitetin dhe distancën e ngjarjes. Megjithatë, ata duhet të kërkojnë për burimin e blicit më pas, duke përdorur lloje të tjera teleskopësh. Kur ata arrijnë të lokalizojnë rajonin në qiell nga ka ardhur shpërthimi, ata më pas mund të vëzhgojnë zonën në pjesë të tjera të spektrit elektromagnetik për të fituar më shumë njohuri mbi proceset e përfshira.

Teleskopët hapësinorë të NASA-s, Fermi dhe Swift, së bashku me Integralin e ESA-s janë kuajt e punës aktuale në botë që dallojnë shpërthimet e rrezeve gama. Megjithatë, vetëm Swift, i cili mbulon rreth 9% të qiellit, ka aftësinë për të gjetur burimet e këtyre shpërthimeve gjigante.

Prandaj, astronomët po kërkojnë për qasje të reja për zbulimin e shpërthimit të rrezeve gama. Në vitin 2021, një ekip shkencëtarësh nga Hungaria dhe Sllovakia lançoi një kube të vogël të quajtur GRB Alpha, që ka zbuluar me sukses shpërthimet e rrezeve gama që atëherë. Në tetor 2022, GRBAlpha bëri një zbulim të saktë të intensitetit të pikut të shpërthimit më të shndritshëm të rrezeve gama të parë ndonjëherë, ndërsa ngjarja verboi plotësisht detektorët në Fermi të NASA-s.

Studiuesit parashikojnë që një flotë kubesatësh të tillë do të bënte të mundur gjetjen e burimeve të shpërthimeve të rrezeve gama në të gjithë qiellin përmes të ashtuquajturit trekëndësh, e njëjta metodë e përdorur për të përcaktuar një vendndodhje në Tokë me ndihmën e GPS.