Cầu vồng của ánh sáng khả kiến mà chúng ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường tạo thành một lát cắt nhỏ của một vùng liên tục rộng hơn nhiều được gọi là quang phổ điện từ. Mặc dù bạn không thể nhìn thấy phần còn lại, nhưng có lẽ bạn đã quen thuộc với nhiều người trong số họ.
Ngoài đầu màu đỏ của quang phổ nhìn thấy được là ánh sáng hồng ngoại được phát hiện bởi camera nhìn ban đêm, lò vi sóng bạn sử dụng để hâm nóng bữa tối và sóng vô tuyến được sử dụng trong các chương trình phát sóng trên phương tiện truyền thông.
Ở đầu kia là tia cực tím gây cháy nắng, tia X được sử dụng trong chụp ảnh y tế và tia gamma được sử dụng trong một số liệu pháp điều trị ung thư. Tất cả ngoại trừ tia gamma được chia nhỏ hơn nữa, thành các lát nhỏ hơn của vùng liên tục.
Đọc thêm:
Tất cả các loại ánh sáng đều là bức xạ điện từ, một dạng năng lượng được tạo thành từ trường dao động và điện trường, lan truyền như một làn sóng.
Độ dài của sóng xác định loại ánh sáng, năng lượng của nó và cách nó tương tác với vật chất.
Các bước sóng khả kiến được đo bằng nanomet (nm), một đơn vị chiều dài bằng một phần tỷ mét.
Mắt người có thể phát hiện ánh sáng đỏ từ khoảng 700nm xuống ánh sáng tím ở khoảng 400nm, một phần rất nhỏ.
Ở cực điểm, sóng vô tuyến năng lượng thấp nhất có bước sóng đo được hàng nghìn km, trong khi tia gamma năng lượng cao nhất có bước sóng nhỏ hơn một nguyên tử ở mức vài phần nghìn tỷ mét.
Chúng ta có thể ‘nhìn thấy’ các bước sóng không nhìn thấy được của quang phổ điện từ bằng kính thiên văn chuyên nghiệp chuyên dụng.
Sóng vô tuyến có thể được ghi lại bằng cách sử dụng các đĩa hoặc mảng đơn lẻ trải rộng trên diện tích lớn, nhưng hầu hết các bước sóng khác đều bị bầu khí quyển của Trái đất hấp thụ mạnh và phải được quan sát từ khí cầu, tên lửa hoặc vệ tinh.
Quan tâm làm gì? Bởi vì việc quan sát ở nhiều bước sóng cung cấp cho các nhà thiên văn cái nhìn đầy đủ hơn về vũ trụ.
Trên thực tế, nhiều loại thiên thể chỉ có thể được nhìn thấy trong ánh sáng không nhìn thấy được. Kính viễn vọng quang học, dù lớn đến đâu, sẽ không thể phát hiện ra các vụ nổ tia gamma, vụ nổ năng lượng nhất trong Vũ trụ – như tên gọi của chúng, các nhà thiên văn học cần một kính viễn vọng tia gamma chuyên dụng.
Tương tự như vậy, các kính viễn vọng vô tuyến được yêu cầu để phát hiện các tia và thùy bắn vào không gian hàng trăm nghìn năm ánh sáng bởi các lỗ đen siêu nặng ở trung tâm các thiên hà vô tuyến.
Ngay cả những đối tượng chúng ta có thể nhìn thấy trong phần nhìn thấy được của quang phổ cũng được hưởng lợi từ việc nghiên cứu sâu hơn. Những đám mây bụi và khí lạnh trong Dải Ngân hà và các thiên hà khác chặn ánh sáng nhìn thấy được, khiến chúng có vẻ mờ đục, nhưng dưới ánh sáng hồng ngoại, những vườn ươm sao này gần như trong suốt, để lộ những ngôi sao trẻ đang hình thành bên trong.
Ở quy mô lớn hơn, chúng ta có thể quan sát sâu hơn vào các cụm thiên hà: cũng như sử dụng kính thiên văn nhìn thấy được để nhìn thấy chính các thiên hà, các nhà thiên văn học có thể lập bản đồ khí bên trong cụm bằng tia X và tiết lộ các dòng tia điều khiển lỗ đen có khả năng đào các bong bóng khổng lồ trong khí này bằng sóng vô tuyến.
Khám phá quang phổ điện từ thậm chí còn giúp chúng ta hiểu rõ hơn về Vũ trụ. Dữ liệu từ vệ tinh Planck tập trung vào vi sóng của ESA đã tạo ra bản đồ chi tiết nhất về nền vi sóng vũ trụ, hậu quả của Vụ nổ lớn.
Và trong dịch chuyển đỏ vũ trụ – trong đó ánh sáng từ một vật thể sâu trong bầu trời tăng bước sóng để nó ‘dịch chuyển’ từ vị trí dự đoán của nó về phía đầu đỏ của quang phổ – chúng ta có một trong những bằng chứng mạnh mẽ nhất cho ý tưởng về một Vũ trụ đang giãn nở .
Phần nhìn thấy được của quang phổ là nhỏ, nhưng không đáng kể. Vẫn còn rất nhiều điều để xem.
Một cách đơn giản để bạn có thể tận dụng tối đa lát cắt hẹp này là kiểm soát bước sóng nào bạn nhìn thấy bằng bộ lọc. Ví dụ: các bộ lọc ô nhiễm ánh sáng truyền một dải bước sóng rộng, nhưng chặn các bước sóng thường được tạo ra bởi đèn đường để giúp bạn nhìn rõ hơn.
Các bộ lọc có dải sóng hẹp hơn chỉ có thể cho một số màu ánh sáng nhất định đi qua, điều này có thể hữu ích để tăng độ tương phản hoặc nâng cao các đặc điểm cụ thể trên các hành tinh hoặc trong tinh vân.
Xem Sao Mộc qua một bộ lọc chỉ truyền ánh sáng xanh làm cho các đặc điểm màu đỏ của nó, chẳng hạn như Vết Đỏ Lớn, nổi bật dưới dạng các hình tối trên nền sáng.
Thậm chí các bộ lọc chính xác hơn còn được sử dụng để cô lập các bước sóng riêng lẻ do các nguyên tử cụ thể phát ra, chẳng hạn như hydro, oxy hoặc silicon và đặc biệt hữu ích cho việc quan sát các tinh vân phát xạ.
Khi nói đến Mặt trời, các bộ lọc được điều chỉnh theo bước sóng đỏ đậm của hydro alpha sẽ chặn quang quyển rực rỡ để làm lộ ra các điểm nổi bật của Mặt trời và các đặc điểm khác trong tầng quyển bên dưới.
Hướng dẫn này ban đầu xuất hiện trong số tháng 5 năm 2013 của Tạp chí BBC Sky at Night .