Sóng điện từ là một dạng năng lượng có cả thành phần điện và từ. Chúng khác với sóng cơ học vì chúng là một trong những thứ duy nhất có thể truyền đi một khoảng cách xa trong khoảng chân không của không gian.
Và khi chúng ta bị bao quanh bởi khoảng chân không đó, nếu chúng ta muốn xem những gì ở ngoài đó, chúng ta hiện đang dựa vào phổ điện từ.
Tôi đã dành phần lớn sự nghiệp của mình để làm việc trong các phần khác nhau của quang phổ điện từ.
Chuyến đi của tôi với ánh sáng tuyệt vời bắt đầu ở nơi nó bắt đầu nhiều nhất, với ánh sáng khả kiến và ‘đánh dấu một nhãn cầu’.
Tôi bắt đầu nhìn lên bầu trời đêm từ khi còn nhỏ và muốn cải thiện tầm nhìn của mình, vì vậy tôi đã chế tạo chiếc kính viễn vọng của riêng mình để thu thập nhiều ánh sáng hơn mức tôi có thể chỉ bằng mắt.
Điều này đã khởi đầu cho tôi trong sự nghiệp thiết bị đo đạc, và cũng như ánh sáng khả kiến, tôi đã sử dụng sóng vô tuyến, tia hồng ngoại và tia cực tím để hiểu môi trường xung quanh chúng ta, cả ở đây trên Trái đất và ngoài không gian.
Vì một số bước sóng điện từ được bầu khí quyển của chúng ta hấp thụ nên chúng ta cần phải vượt lên trên nó để thu được chúng, vì vậy chúng ta chế tạo thiết bị đo đạc không gian.
Nhưng trong thiên văn học, chúng ta thu được gì khi quan sát các phần khác nhau của quang phổ?
Các loại bức xạ điện từ khác nhau được tạo ra bởi các loại tương tác cụ thể giữa các vật chất.
Ở mức năng lượng thấp, sóng vô tuyến được tạo ra bởi sự xoắn và quay của các phân tử: Thiên hà Xoáy nước được quan sát qua kính viễn vọng vô tuyến cho thấy các vùng khí lạnh như carbon dioxide.
Di chuyển lên năng lượng, chúng ta có được sóng hồng ngoại, được tạo ra bởi sự va chạm của các nguyên tử và sự trao đổi của các electron.
Điều này tiết lộ các khu vực của Thiên hà Xoáy nước nơi cư trú của các ngôi sao nhỏ, mát, màu đỏ và những ngôi sao này chiếm phần lớn thiên hà.
Tăng năng lượng trở lại và chúng ta có được ánh sáng khả kiến, điều này gây ra bởi sự chuyển động của các electron trong nguyên tử, gây ra sự hấp thụ và phát xạ photon.
Phần này của quang phổ cho thấy các ngôi sao không quá giống với Mặt trời của chúng ta trong M51.
Bây giờ chúng ta đến với các vùng năng lượng cao hơn của quang phổ: tia cực tím, tia X và tia gamma.
Sóng cực tím cho thấy các ngôi sao màu xanh nóng, lớn hơn của M51, năng lượng của chúng được tạo ra bởi các chất khí bị ion hóa, nơi các electron tự do có thể tồn tại. Tia X cho chúng ta thấy những vùng nóng của các thiên hà.
Quan sát những năng lượng này ở những nơi khác cho thấy vị trí của những thứ như lỗ đen, sao neutron và hệ thống sao đôi, tất cả đều phát ra tia X.
Ở phía trên cùng của ánh sáng tuyệt vời, chúng ta có tia gamma, sóng năng lượng cao được tạo ra bởi các nguyên tử phóng xạ và vụ nổ hạt nhân.
Siêu tân tinh, sao neutron, sao xung và lỗ đen đều là nguồn phát ra tia gamma thiên thể.
Chỉ bằng cách xem xét sự kết hợp của những năng lượng khác nhau này, chúng ta mới có thể hiểu đúng về một thiên hà nằm cách chúng ta khoảng 23 triệu năm ánh sáng.
Bài viết này ban đầu xuất hiện trong số tháng 7 năm 2016 của Tạp chí BBC Sky at Night .