Wat is radioastronomie?

Wanneer je luistert naar de radio, met de GSM aan het bellen bent of als je televisie kijkt gebruik je een apparaat dat radiogolven ontvangt. radiogolven zijn een vorm van elektromagnetische radiatie, net zoals het visueel licht dat je met de ogen ziet. Het verschil in radiogolven is dat ze een langeregolflengte hebben en lagere frequentie hebben dan visueel licht, ze dragen ook minder energie met zich mee.

Visueel licht heeft energie genoeg om planten te helpen met het produceren van eigen voedsel door fotosynthese. Radiogolven zijn veel zwakker zodat we electronische versterkers nodig hebben om het signaal te versterken. Elkelektromagnetische golf met een golflengte groter dan 1 millimeter is een radiogolf.

Hoe worden deze golven nu geproduceerd?

Alle materie rondomrond ons is gemaakt uit atomen. Atomen zijn gemaakt van sub-atomische deeltjes, met elektronen die rond de kern heen draaien bestaande uit neutronen en protonen. Wanneer geladen deeltjes zoals electronen en protonen accelereren door hun snelheid of richting te veranderen, geven ze elektromagnetische straling af. We kunnen meerdere vormen van elektromagnetische golven detecteren die samen het elektromagnetische spectrum vormen. De lange golflengte, lage frequentie en lage energetische vorm worden radiogolven genoemd. Wanneer de frequentie en energie stijgt krijgen we andere soorten golven die het elektromagnetisch spectrum bevat, dit zijn radio en microgolven, infrarode golven, visueel licht, ultraviolette stralen, X-stralen en γ- of gamma stralen.

Elk type van elektromagnetische radiatie wordt onder verschillende voorwaarden geproduceert. Astronomen kunnen nu al de verschillende golftypes detecteren, soms door telescopen op aarde. Sommige vormen van X-stralen kunnen enkel gedetecteerd worden door ruimtetelescopen aangezien de aardse atmosfeer deze absorbeert en ervoor zorgt dat ze de het oppervlak niet raken. Door het detecteren en bestuderen van deze elektromagnetische golven, kunnen astronomen de condities bepalen die het hebben geproduceerd en zo onze kennis van objecten ver in de ruimte verruimen.

Wat vertellen radiogolven ons nu eigenlijk? Om dit antwoord te weten moeten we eerst begrijpen hoe deze worden geproduceerd. Er zijn twee basisvormen van radiogolven; thermische and niet-thermische.

Thermische radiogolven worden veroorzaakt door de beweging van geladen objecten zoals moleculen en atomen. Alle materie heeft wat warmte-energie erin opgeslaan, atomen vibreren, en stoten elektromagnetische straling uit. Hoe meer energie erin is opgeslaan, hoe meer de atomen vibreren en hoe groter de uitgestoote radiatie.

a) Thermische radiogolven

Wanneer een gas verwarmd wordt zal er na een tijdje één of meer electronen uitgestoot worden die rond de atoom draaiden. De atoom is nu geïoniseerd en heeft een positieve waarde terwijl het electroon nu "vrij" is. Wanneer negatieve elektronen rondbewegen in deze hoge temperatuur, zal geladen gas (plasma genoemd) voortdurend op de positieve ladingen inwerken. Aangezien zij dus versnellen stralen ze elektromagnetische straling uit.

Een andere vorm van thermische emissie wordt veroorzaakt door het ronddraaien van electronen wanneer deze rond de kern draaien. Een elektron verliest energie doordat het de omwenteling omdraait naar een meer stabielere status. De radiogolf die uitgestraald wordt in dit proces heeft altijd een specifieke afzonderlijke golflengte. Een electroon in een neutraal waterstofatoom produceert radiogolven van 21centimeter golflengte langsheen dit proces.Waterstofatomen zijn het meest voorkomende element in het heelal en waren één van de eerste radiogolven die in de ruimte gedetecteerd werden en een hoofdgolflengte voor de waarnemingen van de astronomen.

b) Niet-thermische radiogolven

Niet-thermische bronnen van radiogolven omvatten "synchrotron radiatie", waarin de electronen, die ongeveer aan de snelheid van het licht vliegen, in de buurt van sterke magnetische velden geaccellereerd worden. Zulke condities kunnen plaatsvinden bij erg krachtige bronnen zoals quasars, supernovaerestanten, de overblijfselen van een massieve ster die ontplofte. "Geosynchrotron" uitstoten zijn een gerelateerd proces geproduceerd door pulsars, snel ronddraaiende neutronensterren die het hete restant is van een meer massievere ster. "Masers" of microgolfstraling hebben, door de gestimuleerde uitstoot van straling, gelijkenissen met een laser; maar op een kortere golflengte radiofrequenties of micorogolfstraling in plaats van visueel licht. Natuurlijke maserbronnen worden soms gevonden in wolken van moleculen in regionen waar sterren gevormd worden.

Welke radiobronnen zijn er?

De voorbeelden van radiobronnen in het heelal zijn:

• Pulsars
• Quasars
• Sterren
• De Zon en de 9 planeten in ons zonnestelsel
• Melkwegen

Hoe lang doet een radiogolf er over om de aarde te bereiken?