Als we naar buiten in de ruimte kijken, we kijken terug in de tijd. Dat komt omdat licht met de snelheid van het licht beweegt. Het licht heeft tijd nodig om ons te bereiken.

Maar het wordt nog vreemder dan dat. Licht kan worden geabsorbeerd, weerspiegeld, en opnieuw uitgestoten door gas en stof, ons een tweede blik gunnen.

Ze worden lichtecho's genoemd, en ze bieden astronomen een andere manier om het universum om ons heen te begrijpen.

We kennen allemaal het idee van een echo. Geluid reist door de lucht, weerkaatst op een ver object en keert terug. Je hoort het originele geluid, en dan het gereflecteerde geluid. En vanuit die reflectie, u kunt leren over het reflecterende oppervlak. Is het dichtbij of ver weg? Waar is het van gemaakt?

Dat komt omdat geluid beweegt met een snelheid van ongeveer 343 meter per seconde. Licht, anderzijds, beweegt met een snelheid van bijna 300, 000 km/s - te snel voor uw ogen om de reflectie te zien, maar in de ruimte, waar objecten vele lichtjaren in doorsnede kunnen zijn, astronomen kunnen lichtsferen door gas- en stofwolken zien bewegen als echo's van krachtige fakkels en supernova's.

Het beste voorbeeld van een lichte echo is radar, gebruikt om radiosignalen van objecten te kaatsen om ze in kaart te brengen. Een radar bestaat uit een zender die de signalen verzendt, en een ontvanger om ze weer vast te leggen.

Omdat je weet hoe snel licht beweegt, u kunt uw radiopuls detecteren die van objecten weerkaatst en die gebruiken om uit te zoeken hoe ver alles van u verwijderd is.

Hier op aarde, radar wordt gebruikt voor boot- en vliegtuignavigatie, evenals het volgen van het weer.

Maar astronomen gebruiken radar om de afstanden tot planeten te vinden en de oppervlakken van asteroïden in kaart te brengen. Bijvoorbeeld, toen de asteroïde 3200 Phaethon in december 2017 het dichtst bij de aarde kwam, het Arecibo-radioobservatorium verzamelde beelden van het oppervlak.

Radiogolven zijn de perfecte vorm van elektromagnetische straling voor het detecteren van reflecties. Als licht weerkaatst op een voorwerp in de verte, het is al erg zwak, en het wordt zwakker als het terugkeert.

Maar er zijn ook lasers gebruikt om de afstand tot de maan te meten. Toen de astronauten op de maan landden tijdens de Apollo-missies, ze plaatsten speciale retroreflectoren op het oppervlak. Wetenschappers op aarde kunnen een krachtige laser op de reflectoren schieten en het gereflecteerde licht detecteren wanneer het terugkeert. Alweer, door de snelheid te kennen waarmee het licht reist, ze kunnen de afstand tot de maan berekenen door te kijken hoe lang het duurt voordat het gereflecteerde laserlicht naar de aarde terugkeert.

Maar om echt te profiteren van gereflecteerd licht, je moet gaan veel veel helderder. Leuk vinden, de energie-output van een nieuw gevormde ster, een exploderende ster, of een actief voedend superzwaar zwart gat.

De natuur geeft voortdurend elektromagnetische straling af in de vorm van zichtbaar licht, infraroodstraling en radiogolven. En astronomen hebben manieren bedacht om het gereflecteerde licht te zien om ontdekkingen over het universum te doen.

Een afbeelding die je misschien kent is de ster V838 Monocerotis, ongeveer 20, 000 lichtjaar verwijderd. Astronomen proberen nog steeds uit te zoeken waarom, maar om de een of andere reden in 2002, de buitenste lagen van de rode superreus zijn enorm uitgebreid, waardoor het de helderste ster in de hele Melkweg is - een factor 600 meer dan de zon, 000. Het was alsof een flitslamp plotseling afging in een verduisterde kamer.

Het was geen nova, waarin materiaal zich ophoopt op het oppervlak van een witte dwerg. En het was geen supernova, waarin een massieve ster aan het einde van zijn leven tot ontploffing komt. Het was iets anders.

Zo snel als V838 oplichtte, het vervaagde. Maar het na-effect van deze flits is al bijna twee decennia na de gebeurtenis zichtbaar.

Bekijk deze animatie, samengesteld uit afzonderlijke waarnemingen van V838 gedurende meerdere jaren. Dit is geen explosie, het is het licht dat in een bol door het interstellaire gas en stof rond de ster beweegt. Als het door stof gaat, het raakt verspreid en het duurt een langere reis om bij de aarde aan te komen.

Dankzij deze lichtecho konden astronomen de aard van het stof bestuderen, die lang geleden door de ster had kunnen worden weggegooid, maar was niet zichtbaar voor astronomen zonder deze zaklamp van de ster.

Astronomen hebben lichtecho's gebruikt om de vorming van planeten rond een jonge ster te bestuderen. NASA's Spitzer Space Telescope en vier observatoria op de grond werden gebruikt om de grootte van de opening rond een nieuw gevormde ster naar zijn protoplanetaire schijf te meten.

De ster heet YLW 16B, en het bevindt zich ongeveer 400 lichtjaar van de aarde. Het is ongeveer dezelfde massa als de zon, maar het is slechts 1 miljoen jaar oud - nog maar een baby.

Zelfs in deze machtige observatoria, de protoplanetaire kloof is te klein om direct te meten. In plaats daarvan, ze gebruikten lichte echo's om de maat te krijgen.

Jonge sterren zijn variabel in helderheid, de hoeveelheid licht die ze van dag tot dag uitstralen veranderen. Materiaal wervelt uit de protoplanetaire schijf, raakt verstrikt in de magnetische veldlijnen van de ster, en valt dan op de ster, het aansteken.

Als de ster in helderheid verandert, een deel van dat extra licht valt op de planeetschijf, het creëren van een echo die astronomen kunnen detecteren. Omdat ze weten hoe snel het licht gaat, ze kunnen berekenen hoe lang het duurt voordat de opheldering de schijf bereikt, en hoe groot de kloof is.

Het licht doet er 74 seconden over om de opening te bereiken, wat betekent dat het 0,08 astronomische eenheden is, of 12 miljoen kilometer verwijderd van de ster. Even ter vergelijking, de afstand van de zon tot Mercurius is ongeveer 60 miljoen kilometer.

Onlangs, astronomen gebruikten lichtecho's om de omgeving rond een stellair zwart gat te bestuderen. Ze gebruikten de Neutron Star Interior Composition Explorer (of NICER) lading op het internationale ruimtestation. Dit instrument was in staat om de röntgenstraling te detecteren van een nieuw ontdekt zwart gat genaamd J1820, die zich voedde met een begeleidende ster.

Het zwarte gat bevindt zich ongeveer 10, 000 lichtjaar verwijderd in het sterrenbeeld Leeuw, en het werd voor het eerst ontdekt door de Gaia-missie van de European Space Agency.

Op 11 maart, 2018, het zwarte gat vlamde plotseling op, een van de helderste objecten aan de röntgenlucht worden. Natuurlijk, het was niet het zwarte gat zelf dat oplaaide, het was de accretieschijf die het zwarte gat omringt, samengesteld uit materiaal gestolen van zijn begeleidende ster.

Dit materiaal dwarrelt rond, opgewarmd door de intense druk en het magnetisme van de omgeving. Dit genereert röntgenstraling. Het is omgeven door een corona, een gebied van subatomaire deeltjes verwarmd tot 1 miljard graden Celsius.

Een instabiliteit in de schijf kan een ineenstorting veroorzaken, als een lawine die van een berg valt, het vrijgeven van een uitbarsting van straling. Het is deze binnenrand van de accretieschijf die astronomen wilden bestuderen. Alweer, je hebt een bron van verlichting, de flare veroorzaakt door een schijf ineenstorting. Hierdoor komen röntgenstralen in alle richtingen vrij, maar röntgenstralen gaan ook door de schijf, terugkaatsen naar ons op verschillende golflengten en intensiteiten.

Astronomen konden zien dat de opening tussen het zwarte gat en zijn accretieschijf niet lijkt te verschuiven tijdens een van deze flare-gebeurtenissen, maar de omringende corona verandert wel drastisch, krimpen van 160 km naar 16 km.

In januari 2014, astronomen ontdekten een nieuwe supernova in het sterrenstelsel M82. Bekend als SN 2014J, dit was een Type 1a supernova, waarin een witte dwerg materiaal steelt van een begeleidende ster. Als het ongeveer 1,4 keer de massa van de zon raakt, het explodeert - duidelijk zichtbaar vanaf miljoenen lichtjaren afstand.

Op slechts 11 miljoen lichtjaar afstand, dit was de dichtstbijzijnde Type 1a supernova die astronomen in 40 jaar hadden gezien, en het was de perfecte gelegenheid om te studeren met de Hubble-ruimtetelescoop.

Hubble observeerde de regio 10 maanden nadat de supernova afging, en dan weer twee jaar later. En je kunt de straling van de explosie duidelijk zien bewegen door het omringende materiaal, verlicht het met de snelheid van het licht.

Astronomen schatten dat dit gebied van gas en stof zich ongeveer 300 tot 1 uitbreidt. 600 lichtjaar rond de dode ster, en het wordt één lichtjaar per jaar verlicht door het gereflecteerde licht van de supernova-explosie.

In feite, astronomen hebben dit meer dan 15 keer zien gebeuren, maar dit was de dichtstbijzijnde en dus de hoogste resolutie die ze ooit hebben kunnen zien.

Laten we groter gaan. Beschouw het geval van een botsing die werd waargenomen tussen sterrenstelsels tijdens het proces van samensmelten. Het grotere sterrenstelsel, ShaSS 073, heeft een actief voedend superzwaar zwart gat in de kern, wat het ongelooflijk helder maakt. Het minder massieve sterrenstelsel heet ShaSS 622.

Straling stroomt uit de accretieschijf rond het superzware zwarte gat en bombardeert het kleinere sterrenstelsel, waardoor het gloeit terwijl het absorbeert en het licht vervolgens opnieuw uitstraalt. Het is een klein vlekje op de bijgaande afbeelding, maar het is 1,8 miljard vierkante lichtjaar in de ruimte.

Maar hier is het vreemde:volgens hun berekeningen, astronomen ontdekten dat het niet genoeg straling is om het zo helder te laten gloeien. In plaats daarvan, de opflakkering gebeurde 30, 000 jaar eerder, toen de melkwegkern veel helderder was, en ze zien nu alleen het weerkaatste licht.

Het feit dat licht met een constante snelheid beweegt, is uiterst nuttig voor het verkennen van het universum, zelfs als het echoot.