Nội dung

TỪ TRƯỜNG GIỮA CÁC SAO

Nhà vật lý ltalia Enricô Phecmi và nhà bác học Mỹ Etuôt Telơ trong khi nghiên cứu các tia vũ trụ đã nhận được những bằng chứng đầu tiên về sự tồn tại của từ trường giữa các vì sao. Các tia vũ trụ là những hạt tích điện có năng lượng cao (prôton, êlectron, hạt nhân nguyên tử hêli và nhiều nguyên tố khác) đi xuyên suốt không gian giữa các sao. Cường độ của những tia này không phụ thuộc vào thời gian ngày hoặc đêm, có nghĩa là chúng đến với chúng ta một cách đẳng hướng, tức là hoàn toàn như nhau từ mọi hướng. Tính đẳng hướng của bức xạ có thể giải thích được nếu ta giả thiết rằng các hạt chuyển động không theo một đường thẳng mà là theo những quỹ đạo phức tạp và rắc rối.

Chỉ có từ trường mới có thể uốn cong quỹ đạo của hạt tích điện phóng nhanh, bằng cách tác động vào nó với một lực hướng thẳng góc với vectơ vận tốc. Lực này bắt hạt phải chuyển động theo đường xoắn ốc mà bán kính tỉ lệ thuận với xung lượng của nó và tỉ lệ nghịch với độ cảm ứng từ. Để cho các tia vũ trụ bất chấp tốc độ gần với tốc độ ánh sáng mà vẫn không ra khỏi biên giới  Ngân Hà, thì độ cảm ứng từ phải lớn hơn 10^-6 Gauxơ (Gs: 1 Gs = 10^-4 tesla). Năm 1948, các nhà thiên văn Liên Xô và Mỹ đồng thời phát hiện ra hiện tượng phân cực ánh sáng giữa các sao. Ánh sáng của sao khi xuyên qua vật chất bụi giữa các sao không những bị yếu đi mà còn bị phân cực tuyến tính (theo đường thẳng). Song để có được điều đó trước hết các hạt bụi phải có dạng kéo dài và tiếp đến là phải định theo một hướng. Điều kiện sau được thực hiện là nhờ có từ trường.

Việc phát hiện ra bức xạ vô tuyến phi nhiệt (tức là không liên quan đến một chất được làm nóng) của Ngân Hà và của một số tinh vân được hình thành sau vụ nổ của những sao siêu mới, đã khẳng định sự tồn tại của trường.

Năm 1950, các nhà bác học Thụy Điển H.Anven và N. Heclôpxơn đã đề ra giả thuyết rằng các êlectron trong đối tính (tức là có tốc độ gần với tốc độ ánh sáng) chuyển động trong từ trường giữa các sao là nguồn của sự bức xạ vô tuyến phi nhiệt. Trong khi chuyển động theo đường xoắn ốc êlectron chịu sự tăng tốc hướng theo bán kính và vì vậy nó bức xạ sóng điện từ. Bức xạ như vậy gọi là bức xạ xincrôtrôn (xem mục "Thiên văn học vô tuyến"). Sau này giả thuyết về các electron tương đối tính trong không gian giữa các sao được phát triển thành một lý thuyết hoàn chỉnh giải thích cường độ phổ và những đặc tính quan trắc khác của bức xạ vô tuyến đến từ không gian giữa các sao.

Cả việc bức xạ vô tuyến phi nhiệt lẫn việc giữ lại các tia vũ trụ trong Thiên Hà nói lên rằng trong không gian giữa các sao có các từ trường với độ cảm úng 10^-6 - 10^-5 Gs. Có lẽ những trường này đã xuất hiện từ một trường ban đầu rất yếu sau đó mạnh dần nhờ sự chuyển động của khí giữa các sao. Từ trường có mặt không nhung chỉ trong Thiên Hà của chúng ta mà còn trong các thiên hà khác. Những phương pháp nghiên cứu hiện đại cho phép xác định độ lớn và hướng của từ trường giữa các sao. Té ra, nó hoàn toàn không đồng nhất. Thiên Hà của chúng ta có một từ trường khá lớn, với thành phần thường xuyên trong các vùng ngoại vi cua Mặt Trời xấp xỉ bằng 2.l0^-6 Gs. Kích thước đặc thù của các vùng có trường một hướng là 300 - 500 năm ánh sáng (để so sánh ta nên nhó là đường kính của Thiên Hà là khoảng 100000 năm ánh sáng).

Trong các thiên hà hình xoắn ốc các đường cảm ứng từ phần lớn hưởng theo dọc các nhánh tay xoắn. Trong các đám mây dày đặc nhất của khí giữa sao bao giờ độ cảm ứng cũng đạt tới trị số cao nhất đến khoảng l0^-3 Gs.