Sóng điện từ đến từ vũ trụ cho chúng ta biết gì?

Sóng điện từ đến từ vũ trụ cho chúng ta biết gì?

Mắt người chỉ có thể tiếp thụ và nhìn thấy ánh sáng. Nhiều thế kỷ qua các nhà Thiên văn chỉ nghiên cứu các thiên thể qua ánh sáng của chúng và gọi đó là "Thiên văn quang học". Hồi đầu thế kỷ này có người dự đoán nhân loại có thể sẽ nhận được sóng điện từ phát đi từ các thiên thể trong vũ trụ, nhưng do hạn chế về kỹ thuật, mãi đến năm 1931 một kỹ sư vô tuyến điện ở Mỹ tên là Janski trong khi nghiên cứu về nhiễu sóng điện từ đã phát hiện ra một sóng điện từ phát ra từ trung tâm Ngân hà. Từ đó mọi người mới chú ý tới sóng điện từ phát đi từ các thiên thể.

Hơn 30 năm qua, kể từ sau Đại chiến thế giới lần thứ 2, ngành Thiên văn học vô tuyến - một nhánh của ngành Thiên văn học - đã hình thành và phát triển rất nhanh.

Nếu ta coi Thiên văn quang học là một người lớn 30 tuổi thì Thiên văn vô tuyến chỉ là đứa trẻ mới sinh 3, 4 tháng. Nhưng đừng coi thường đứa trẻ thơ 3 tháng những thành tích nó đã đạt được đủ khiến người lớn 30 tuổi phải bái phục đấy. Nếu giơí thiệu tỉ mỉ những thành tích của nó thì phải viết thành tập sách dầy cộp. Nay chỉ chọn lọc và giới thiệu vài việc thôi.

Mặt trời xưa nay luôn là mục tiêu quan tâm của các nhà thiên văn bởi vì Mặt trời có quan hệ rất mật thiết với Trái đất và có ảnh hưởng rất lớn tới đời sống hàng ngày của chúng ta. Sóng điện từ trên Mặt trời chủ yếu được phát ra từ những tia sáng màu vàng nhạt khi có hiện tượng nhật thực và từ tầng mầu sắc của Mặt trời. Hiện tượng này có thể quan sát bằng kính viễn vọng vô tuyến. Sóng điện từ của Mặt trời có rất nhiều dạng khác nhau và bao gồm tất cả các bước sóng thế nhưng cho đến nay các nhà Thiên văn mới chỉ nghiên cứu các bước sóng trong phạm vi từ 3 cm tới trên dưới 50 m. Các vết đen trên Mặt trời nhiều hay ít chính là biểu hiện hoạt động của bề mặt Mặt trời mạnh hay yếu. Khi hoạt động của bề mặt Mặt trời mạnh, trên Mặt trời thường xảy ra các vụ nổ điện từ cực mạnh, có khi chỉ trong một giây đột nhiên phát ra sóng điện tử rất mạnh, sau đó lại biến mất rất nhanh; có khi đột nhiên phát ra sóng điện từ mạnh và kéo dài khoảng một ngày. Cũng có khi năng lượng vô tuyến điện phát ra cực mạnh tương đương với sức mạnh của một triệu quả bom khinh khí. Khi Mặt trời không có vết đen thì những tia sáng màu vàng nhạt và tầng màu sắc của Mặt trời vẫn phát ra các loại sóng điện từ với các bước sóng khác nhau. Mỗi vụ nổ trên Mặt trời đều làm tăng sóng điện từ của Mặt trời lên mấy trăm, mấy nghìn lần, thậm chí hàng triệu lần. Hiện tượng này liên quan chặt chẽ với việc xuất hiện những đốm chói sáng bên cạnh những vết đen Mặt trời. Như vậy các nhà Thiên văn có thể quan sát nghiên cứu tỉ mỉ bản chất các đốm chói sáng xuất hiện trên Mặt trời và có thể dự báo trước các vụ nổ trên mặt trời và ảnh hưởng của các vụ nổ đó đối với Trái đất để con người đề phòng trước. Các vụ nổ trên Mặt trời còn sản sinh ra các loại sóng điện từ rất mạnh và các hạt điện tử. Rất may cho chúng ta được bầu khí quyển quanh Trái đất bảo vệ nên không bị nguy hiểm của các sóng điện từ và các hạt điện tử đó. Như ng khi con người bay ra khỏi tầng khí quyển thì làm sao tránh được mối nguy hiểm đó? Vậy nên các nhà du hành vũ trụ phải chờ các nhà Thiên văn "Dự báo khí tượng vũ trụ" và chỉ cất cánh bay vào vũ trụ trong thời gian an toàn nhất hoặc mặc "quần áo vũ trụ" để không bị "những cơn mưa vũ trụ làm ướt"

Sóng điện từ có những đặc điểm mà sóng quang học không có. Phát hiện này rất có ích đối với sự việc khám phá bí mật của vũ trụ. Đặc điểm đó là: bước sóng của sóng điện từ dài gấp khoảng một triệu lần bước sóng của sóng quang học. Bởi vậy những khu vực tập trung dầy đặc bụi vũ trụ (như trung tâm Ngân hà) mà sóng quang học không xuyên qua được thì sóng điện từ dễ dàng xuyên qua. Hiện tượng này giống như bạn ném một hòn đá xuống mặt hồ lặng sóng, lập tức sẽ xuất hiện các vòng tròn gợn sóng lan rộng ra các phía. Nếu các vòng gợn sóng đó gặp phải một vật cản có độ sóng lớn hơn các vùng gợn sóng của hòn đá, thì các vòng gợn sóng của hòn đá sẽ bị chặn đứng lại. Nhưng nếu độ gợn sóng của hòn đá bằng hoặc lớn hơn độ sóng của vật cản kia thì vòng gợn sóng của hòn đá sẽ vượt qua vật cản đó và tiếp tục lan rộng. Bụi vũ trụ là vật cản khổng lồ đối với sóng quang học nhưng cản trở không đáng kể đối với sóng điện từ. Đặc điểm nữa của sóng điện từ so với sóng quang học là: vật thể phải đạt tới độ nóng rất cao mới phát sáng. Nếu nhiệt độ dưới 2000°C sẽ không nhìn thấy ánh sáng của vật thể đó. Thế nhưng dù một vật thể có nhiệt độ thấp đến đâu, chỉ cần cao hơn nhiệt độ tuyệt đối (-273°C) là đều có thể phát sóng điện từ. Trong vũ trụ bao la có rất nhiếu vật thể có nhiệt độ rất thấp, tuy chúng ta không nhìn thấy nhưng chúng đều phát ra sóng điện từ. Chúng ta có thể nghiên cứu các vật thể đó qua các sóng điện từ của chúng. Ngoài ra, một số hiện tượng vật lý xảy ra trên các vật thể đều biểu hiện rất rõ nét trên các sóng điện từ của chúng. Có những tinh hệ phát ra sóng điện từ mạnh gấp 10 triệu lần sóng điện từ trong hệ Ngân hà, nhờ đó con người dễ dàng phát hiện ra chúng dù chúng cách xa Trái đất tới 10 tỷ năm ánh sáng. Với khoảng cách đó kính viễn vọng quang học lớn nhất thế giới hiện nay chưa thể nhìn thấy được.

Các nhà Thiên văn vẫn còn phát hiện ra rất nhiều tinh hệ sắp xếp theo hình xoáy trôn ốc ở ngoài hệ Ngân hà. Phải chăng toàn bộ hệ Ngân hà cũng như vậy? Muốn chứng minh được hiện tượng này rất khó bởi lẽ trong hệ Ngân hà có rất nhiều đám mây thể khí do các tạp chất bụi và các nguyên tử Hydro tạo thành cản trở tầm nhìn xa của các nhà Thiên văn. Nhưng sóng điện từ của các đám mây thể khí đó đã giúp các nhà Thiên văn khám phá bí mật cấu tạo xoáy tròn của Ngân hà. Các nhà khoa học Thiên văn đã chế tạo những máy móc chuyên dụng để thăm dò sự phân bố của các đám mây nguyên tử Hydro và đo những thay đổi cực nhỏ sóng điện từ của cá đám mây đó, qua đó biết được tốc độ chuyển động tương đối của chúng so với Trái đất. Kết quả quan trắc đó và các kết quả nghiên cứu khác được vẽ lên bản đồ và đáp số cuối cùng hiện lên rất rõ trên bản đồ là: trong hệ Ngân hà có ít nhất 3 dải xoáy khổng lồ, Mặt trời nầm ở giữa hai trong ba dải xoáy đó.

Các làn sóng điện từ đến từ vũ trụ còn cho chúng ta biết: lớp đất trên bề mặt Mặt trăng xốp là lồi lõm, kết luận này đã được các nhà du hành vũ trụ xác minh; những tia sáng vàng trên Mặt trời mỗi khi xuất hiện nhật thực nóng tới mấy triệu độ, hiện tượng "sấm sét" trong tầm khí quyển của sao Mộc; những vụ nổ trong các diệu tinh (sao sáng chói) mạnh gấp 1 vạn đến 1 triệu lần các vụ nổ trên Mặt trời; những vụ nổ lớn trên các đám sao phóng điện mạnh đến mức khó có thể so sánh được, v.v...

Nếu chúng ta ví kính viễn vọng quang học là "con mắt nhìn nghìn dặm" của các nhà Thiên văn, thì kính viễn vọng vô tuyến điện của các nhà Thiên văn xứng đáng là "tai nghe tận cuối chiều gió". Kính viễn vọng vô tuyến điện có thể "nghe" được các "buổi phát thanh" phát đi từ vô số "đài phát thanh" vô tuyến điện trong vũ trụ, trong đó phần lớn sóng vô tuyến điện trong vũ trụ, trong đó phần lớn sóng vô tuyến điện vẫn chưa biết được phát đi từ đâu, các nhà khoa học Thiên văn mới chỉ nhận biết đựơc 1 số sóng vô tuyến điện phát đi từ các mảnh vỡ của các sao siêu mới, từ các tinh vân trong vũ trụ, từ 1 số đám sao cấu tạo đặc biệt bên ngoài hệ Ngân hà, từ sao neutron quay với tốc độ rất nhanh, v.v... Hiện nay, các nhà khoa học thiên văn đã "nghe" được những tin tức yếu ớt cách xa 10 tỉ năm ánh sáng, nghĩa là ngày nay chúng ta mới nhận được sóng điện từ của các thiênthể trong vũ trụ phát đi từ 10 tỉ năm về trước. Chúng ta quan trắc được các thiên thể càng xa tức là chúng ta đã nhìn thấy bộ mặt càng rộng của vũ trụ.

Làn sóng điện từ đến từ vũ trụ càng xa, càng yếu sẽ cung cấp cho con người những tin tức cáng mới, càng lý thú hơn từ vũ trụ bao la.

Tác phẩm, tác giả, nguồn

  • Tác phẩm: Giải đáp 136 câu hỏi về thiên văn học
  • Nguồn: kenhsinhvien.vn
"Like" us to know more!