Những khám phá bất ngờ và thú vị trong ngành Thiên văn Vô tuyến

[hungbaoco]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Những khám phá bất ngờ và thú vị trong
ngành Thiên văn Vô tuyến

© http://vietsciences.free.fr Nguyễn Quang Riệu

"Thiên văn vô tuyến, tuy là một ngành khoa học mới được phát triển từ nửa thế kỳ nay, nhưng đã lượm được nhiều kết quả trong lĩnh vực nghiên cứu Vũ trụ. Nghiên cứu khoa học không có nghĩa là luôn tìm thấy những kết quả mong đợi, những phát hiện bất ngờ đôi khi tỏ ra cơ bản".

Bài viết Những khám phá bất ngờ và thú vị trong ngành Thiên văn Vô tuyến mà tôi muốn giới thiệu ở đây sẽ phần nào giúp các bạn hình dung về ngành khoa học mới mẻ này.

Bài viết dẫn nguồn từ trang web http://vietsciences.free.fr do Nhà Thiên văn học Nguyễn Quang Riệu đăng trong tạp chí Vật Lý Ngày Nay Số 1 (66) - Tháng 2/2005.


1- Những khám phá đầu tiên

Mỗi khi đề cập đến vấn đề quan sát Vũ trụ ta thường nghĩ ngay tới những vì sao lóng lánh nhìn thấy bằng mắt trần trên bầu trời ban đêm. Muốn khám phá sâu trong Vũ trụ để phát hiện những thiên hà xa xăm, các nhà thiên văn phải dùng những kính thiên văn lớn để ?hứng? được nhiều photon phát ra từ những thiên thể. Ánh sáng cuả những thiên thể thu được trong kính thiên văn rất yếu, chỉ tương đương với ánh sáng cuả một ngọn nến đặt trên Mặt trăng và nhìn từ Trái đất. Lĩnh vực phổ ánh sáng chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong phổ điện từ, từ 0,4 tới 0,8 micromet (10-6 m). Phổ điện từ trải dài từ những bước sóng cực ngắn, femtomet (10-15 m) cuả tia gamma, picomet ( 10-12 m ) cuả tia X, qua bức xạ hồng ngoại và khả kiến micromet, rồi đến bức xạ vô tuyến trên những bước sóng dài (10-3 m ? 103 m ). Tính chất và miền sóng cuả bức xạ phụ thuộc vào nhiệt độ và thành phần vật chất cuả thiên thể. Do đó, quan sát nhiều miền trong phổ điện từ là điều cần thiết cho sự tìm hiểu điều kiện lý-hoá trong Vũ trụ. Dưới đây, tôi xin trình bầy một cách định tính một số hiện tượng vật lý trong ngành thiên văn vô tuyến để nhiều độc giả ngoại đạo tiếp cận được với ngành khoa học này.

Thiên văn vô tuyến là một ngành khoa học mới mẻ, bắt nguồn từ những phát hiện bất ngờ trong lĩnh vực vô tuyến viễn thông. Năm 1932, một nhà vật lý người Mỹ, Karl Jansky, nghiên cứu tại hãng Bell Laboratories (New Jersey) thu được trong angten trên bước sóng 15 met một bức xạ vô tuyến phát ra từ một hướng cố định trên bầu trời. Ông cho rằng đây không phải là một bức xạ nhiễu nhân tạo và khẳng định được hướng cuả bức xạ, trùng khớp với vị trí cuả dải Ngân Hà. Ông là nhà khoa học đầu tiên tình cờ phát hiện ra bức xạ vô tuyến phát từ Vũ trụ. Công trình cuả Jansky là tiền thân của ngành thiên văn vô tuyến, một ngành thiên văn sau này đã đem lại nhiều cống hiến quí giá cho sự nghiên cứu Vũ trụ. Jansky mất năm 1950 ở tuổi 44, tuy ông không được giải Nobel, nhưng tên ông đã được dùng, như Ampère, Hertz, Coulomb, để đặt cho đơn vị thông lượng vô tuyến ( 1 Jansky = 10-26 watt/met2/Hertz).

Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, kỹ thuật angten radar được phát triển để phát hiện tàu thủy, máy bay và tên lửa của địch. Tuy nhiên, trong thời gian chiến tranh quyết liệt vào tháng hai năm 1942, nhiều chiến hạm Đức đi lại được trên biển Manche (giữa Pháp và Anh) mà không bị phát hiện bởi những radar đồng minh. Các chuyên gia nhận thấy radar thường bị nhiễu mỗi khi hướng về phía Mặt trời. Mặt khác các nhà thiên văn tại đài Thiên văn Greenwich (Anh) nhận thấy những ngày radar bị nhiễu là những ngày có những sự bùng nổ trên Mặt trời. Do chiến tranh, sự phát hiện bức xạ vô tuyến của Mặt trời tạm bị lãng quên.

Sau khi chiến tranh kết thúc, vào năm 1949, các nhà thiên văn bắt đầu triển khai kế hoạch dùng thiết bị vô tuyến để phục vụ ngành thiên văn. Họ dùng những mạng lưới angten lưỡng cực đơn giản ?Yagi? (loại angten TV) và làm những máy thu để quan sát những nguồn bức xạ vô tuyến phát ra bởi các thiên hà và tàn dư cuả những sao siêu mới. Mặt trời, ?ngôi sao? gần Trái đất nhất, nên phát ra bức xạ vô tuyến rất mạnh. Những kính thiên văn vô tuyến gồm hàng chục angten nhỏ hoạt động tương quan với nhau theo nguyên tắc ?giao thoa?, được dùng để tăng độ phân giải của kính. Bức xạ của Mặt trời trong thời kỳ hoạt động tối thiểu, ?Mặt trời tĩnh?, là bức xạ nhiệt phát ra bởi khí quyển xung quanh Mặt trời. Sự chuyển động hỗn độn cuả electron tạo ra bức xạ nhiệt. Sử dụng kỹ thuật vô tuyến, các nhà thiên văn thăm dò được từng lớp khí quyển cuả Mặt trời. Từ bề mặt cuả Mặt trời lên tới những lớp ở độ cao trong tầng khí quyển (vành nhật hoa), nhiệt độ tăng từ 6000 Kelvin đến hàng triệu Kelvin. Những hạt ion có năng lượng cao phun ra từ Mặt trời trong thời gian hoạt động tối đa truyền tới tận Trái đất và có khả năng gây ra nhiễu xạ có ảnh hưởng đến vấn đề vô tuyến viễn thông.