Tip:
Highlight text to annotate it
X
Trong suốt phần lớn lịch sử loài người chúng ta chỉ biết một thứ ánh sáng duy nhất đến từ bầu trời.
Ban ngày là mặt trời. Còn ban đêm là của vô số vì sao.
Ngay từ thuở sơ khai, tổ tiên chúng ta tin rằng mặt trời và những ngôi sao cư ngụ trên thiên đường. Rằng nơi đó có thật.
Chúng ta đã nhìn ngắm bầu trời hàng ngàn năm. Nhưng cho đến gần đây, chúng ta vẫn chưa thể hiểu được mối liên hệ giữa mình và vũ trụ.
Nhưng hiện tại, tầm nhìn thiên văn học của chúng ta đã được mài giũa.
Chúng ta có thể nhìn xa và rõ ràng hơn. Có thể quan sát các đối tượng vô hình với mắt người.
Khả năng thị giác được nâng cao cho phép chúng ta thực hiện những cuộc khám phá vĩ đại,
hé mở ra một vũ trụ tuyệt vời đến kinh ngạc.
Sau đây là 13 cuộc khám phá vĩ đại nhất trong lịch sử thiên văn học.
100 khám phá vĩ đại nhất.
Những hành tinh chuyển động.
Cuộc khám phá vĩ đại đầu tiên của chúng ta đã xảy ra cách đây nhiều thế kỷ.
Khi con người đầu tiên chăm chú quan sát bầu trời ở những vùng đất này.
Vùng sa mạc quang đãng Tây Nam Mỹ, Trung Đông, châu Phi và Nam Mỹ.
Trong số các nhà thiên văn học cổ đại đó, nổi tiếng nhất là người đồng bằng Lưỡng Hà.
Họ tôn sùng những vật thể trên trời là thần thánh.
Đồng thời xây dựng nên nhiều tòa tháp khổng lồ để ghi lại quá trình mọc và lặn của mặt trời, mặt trăng cũng như các vì sao.
Trong hơn một ngàn năm, họ dùng tấm bảng đất sét lưu vào những điều họ thấy.
Nhằm hiểu thêm, tôi ghé thăm giáo sư thiên văn học Owen Gingerich.
Đây là một tấm bảng đất sét. Có chữ trên đó.
Ồ vâng. Những người này, họ viết nhỏ quá.
- Tôi sẽ bị bất ngờ nếu có ai đó bước vào văn phòng của mình, cầm lên và đọc nó. - Đó là ngôn ngữ nào?
À, tôi nghĩ đây là tiếng Babylon.
Hàng trăm bảng đất sét đã được khai quật.
Trong số hàng trăm tấm bảng đó, có một tấm có tên "bảng Kim Tinh thời vua Ammisaduqa".
Và nó ghi lại sự chuyển động của sao Kim.
Đó chính là tài liệu lâu đời nhất về quá trình di chuyển của hành tinh mà chúng ta có.
Sau khi những người đồng bằng Lưỡng Hà thực hiện các bản ghi chép, người Hy Lạp tiến hành bước tiếp theo.
Một nhóm nhà thiên văn học Hy Lạp đi đến vùng Lưỡng Hà để tìm hiểu xem điều gì đã diễn ra ở đó.
Và dường như họ mang về được một số tài liệu có tính hệ thống.
Từ đó, cuối cùng nó làm cơ sở cho một thuyết toán học về sự chuyển động của các hành tinh.
Dựa vào sự theo dõi của mình, người Hy Lạp phát triển học thuyết Hệ Mặt Trời tồn tại suốt 2,000 năm
rằng cách hành tinh chuyển động xung quanh trái đất.
Tuy nhiên, khám phá vĩ đại tiếp theo của chúng ta đã thay đổi quan điểm đó.
Trái đất chuyển động.
Năm 1543.
Một người đàn ông 70 tuổi đang hấp hối. Ông là ai? Nicolaus Copernicus.
Một bác sỹ, một luật sư nhưng gần 40 năm cuộc đời, ông cũng là một nhà thiên văn học nghiệp dư.
Sự theo đuổi khiến ông phải chống lại một trong những niềm tin cơ bản và thiêng liêng nhất.
Khi còn trẻ, Copernicus từng nghiên cứu thiên văn và nhận thấy rằng thuyết Địa Tâm của người Hy Lạp không thể dự đoán được sự di chuyển của các hành tinh.
Ông bắt đầu đặt ra câu hỏi, nếu trái đất tự chuyển động, nhưng...
Đây chính là ý tưởng của Copernicus.
- Với mặt trời làm trung tâm.
Và lúc này, tất cả hành tinh đều di chuyển theo một quỹ đạo xung quanh, không dừng lại.
Copernicus nhận thấy rằng chuyển động của hành tinh được giải thích hợp lý hơn nếu mặt trời làm trung tâm của Thái dương hệ.
Và trái đất xoay quanh nó giống như một hành tinh bình thường.
Đó là một cái nhìn mang tính cách mạng sâu sắc.
Mặc dù có rất ít bằng chứng chứng minh cho thuyết Nhật tâm, nhưng ông vẫn viết cuốn sách này, với lý thuyết của mình.
Chính quan điểm đó, cuốn sách đó đã thay dổi thế giới.
Vâng, bởi nó biến trái đất thành một hành tinh và đưa mặt trời vào tâm. Nếu anh không sử dụng luận điểm này, anh không thể phát triển môn vật lý vũ trụ.
Khi những trang cuối cùng in xong,
cuốn sách được mở ra chương đầu và đưa đến cho ông ngay ngày ông qua đời.
Theo tôi, ông đã bị tê liệt cục bộ sau một cơn đột quỵ nhưng vẫn trụ lại cho đến khi chắc chắn cuốn sách được hoàn thành.
Quỹ đạo hành tinh có hình Elip.
Từ người Hy Lạp đến Copernicus đều cho rằng quỹ đạo của hành tinh là hình tròn.
Nhưng vào năm 1571, nhà toán học người Đức, Johannes Kepler, đã đánh tan giả thuyết đó bằng khám phá vĩ đại kế tiếp.
Thiếu thuật toán, Kepler phát triển nhiều cách thay thế để ước tính đường đi của sao hỏa.
Một công việc thật tẻ nhạt.
Kepler viết rằng ông gần như phát điên khi phải suy nghĩ cách giải quyết vấn đề.
Phép tính của ông bắt đầu cho thấy giả thuyết hành tinh di chuyển theo vòng tròn không chính xác.
Và một ý tưởng xuất hiện.
Kepler nhận ra rằng mặt trời điều khiển sao hỏa đi theo hướng nào đó mà ông không thể nắm bắt hoàn toàn.
Và để đưa ra bức tranh thống nhất, ông kết luận Elip là quỹ đạo chính xác hơn.
Với bước đột phá này, Kepler đã phát triển nên phương pháp đầu tiên để ước tính chính xác sự di chuyển của hành tinh và các ngôi sao.
Khi bảng tính của ông dự đoán đúng Sao Thủy bay qua trước mặt trời,
không ai vào thời đó có thể tính toán được như vậy.
Đây là minh chứng rõ ràng cho tính chính xác của lý thuyết thiên văn học Kepler.
Chúng liên kết chuyển động của những hành tinh cố định quanh mặt trời. Nó là một điểm vô cùng quan trọng, khẳng định thuyết Nhật Tâm của Copernicus có ý nghĩa to lớn đối với vật lý học.
Mặc cho sự thành công của học thuyết Kepler, vẫn còn nhiều sự hoài nghi về khả năng mặt trời là trung tâm của Thái Dương Hệ.
Nhưng cây đinh cuối cùng trên chiếc quan tài sai lầm đó đã được đóng chặt lại bởi một người cùng lý tưởng với Kepler, người thích sử dụng chứng cứ quan trắc để xây dựng nên học thuyết của mình.
Ông chính là Galileo Galilei.
Sao Mộc có mặt trăng riêng.
Gặp gỡ Galileo Galilei, người xác định theo đuổi sự thật cho dù nó như thế nào.
Trong khám phá vĩ đại tiếp theo, chính quyết tâm đã đưa ông đến một cuộc cách mạng tri thức về Thái Dương Hệ.
Năm 1609, Galileo bị cuốn hút bởi một phát minh mới, kính viễn vọng.
Cơ bản, đó chỉ là một món đồ chơi. Nhưng khi nghe về nó, Galileo đã bắt tay vào làm một chiếc.
Ông cải tiến và biến món đồ chơi thành kính viễn vọng.
Galileo quay chiếc kính của mình lên trời
và ngay lần đầu tiên, đã có thể trông thấy được những dãy núi trên mặt trăng
cũng như nhiều ngôi sao thuộc dải thiên hà Milky Way.
Tiếp theo là một cảnh tượng đặc biệt.
Một nhóm 4 ngôi sao sáng xếp vòng quanh Mộc Tinh.
Chúng ta vẫn còn giữ các bản ghi chép trong tuần quan sát đầu tiên của ông.
Thật tuyệt vời và bạn nhận thấy ông dần đi đến kết luận
rằng các ngôi sao nhỏ đó chuyển động cùng Sao Mộc.
Đây là một phát hiện lịch sử.
Galileo nhận ra những ngôi sao này thật sự là 4 vệ tinh quay quanh Sao Mộc.
Ông có quan điểm sâu sắc rằng các đốm nhỏ đang chuyển động quanh một hành tinh.
Và đôi lúc tôi nói, ông tạo ra vệ tinh. Và anh lên tiếng, chờ một chút, chúng đã ở đó, ông ấy phát minh ra chúng như thế nào?
Ông đưa ra giả thuyết chúng chuyển động xung quanh hành tinh.
Đây là minh chứng khẳng đinh học thuyết Copernicus về kết cấu của Thái Dương Hệ hoàn toàn chính xác.
Nếu các mặt trăng đó có thể xoay quanh Sao Mộc, thì trái đất cũng có thể đi vào quỹ đạo của mặt trời.
Phát hiện của Galileo chứng minh rằng tri thức thiên văn học chỉ có thể được phát triển bằng quan trắc thực tế.
Và lý thuyết chỉ khả thi khi nó có tính thực tiễn.
Giống như khám phá vĩ đại tiếp theo của chúng ta.
Sao chổi Halley.
Suốt nhiều thế kỷ, sao chổi được xem là kẻ đưa tin dữ.
Đến cuối thời trung cổ, sự xuất hiện của sao chổi thường kéo theo sự sợ hãi và nỗi kinh hoàng.
Nhưng nhà khoa học phục hưng, Edmond Halley, giống như Galileo, chỉ tin vào sự thật chứ không phải mê tín dị đoan.
Năm 1695, ông bắt đầu nghiên cứu những hồ sơ về các tai nạn do nhìn thấy sao chổi từ xưa đến nay.
Ông tìm thấy 24 sao chổi bay qua bầu trời được ghi chép chi tiết giúp ông phác thảo lên quỹ đạo của chúng.
Hết sức ngạc nhiên, ông phát hiện ra rằng có 3 sao chổi dường như đi theo một quỹ đạo chung.
Quay quanh mặt trời 76 năm một lần.
Dựa trên cơ sở đó, ông tính toán sao chổi này sẽ trở lại trong chu kỳ 76 năm.
Ông kết luận 3 sao chổi kia chắc chắn chỉ là một sao chổi duy nhất.
Halley là một quỹ đạo sao chổi xác định được ông dự báo một cách táo bạo.
Ông quả quyết nó sẽ trở lại vào năm 1758.
Kết quả thế nào? Đúng vậy. Sao chổi đã lại xuất hiện.
Nhưng không may, Halley không thể sống để chứng kiến thành quả của mình.
Kể từ đó, sao chổi Halley, tên gọi của nó, được người hâm mộ trên khắp thế giới chào đón thêm 3 lần nữa.
Không còn là kẻ đưa tin dữ nữa, sao chổi Halley trở thành một phát hiện quan trọng trong lịch sử thiên văn học,
xóa bỏ sự mê tín dị đoan bằng tri thức khoa học lý trí của môn vũ trụ vật lý.
Thiên hà Milky Way.
Trong thế kỷ thứ 18, William Herschel là một nhạc sĩ cổ điển,
với tình yêu thiên văn học đã khiến ông từ bỏ âm nhạc để chuyên tâm vào bầu trời cao.
Đây chính là căn nguyên dẫn đến khám phá vĩ đại tiếp theo.
Khi ông phát hiện ra rằng giá của chiếc kính viễn vọng khúc xạ nằm ngoài khả năng của mình, ông quyết định tự làm một cái.
Và ông trở thành người làm kính viễn vọng thành công và tuyệt vời nhất giai đoạn đó.
Ông dùng chiếc kính của mình để quan sát bầu trời, biên mục lại những gì ông thấy.
Khi nghiên cứu vũ trụ, ông phát hiện một vật thể nhỏ lạ, như một hành tinh mới.
Ồ, ngôi sao đó là gì?
Nó là hành tinh nằm xa hơn Sao Thổ. Thiên Vương Tinh.
Sao Thiên Vương là hành tinh mới được phát hiện trong hơn 3,500 năm.
Nhưng việc tìm thấy một hành tinh mới không là gì so với mục tiêu to lớn hơn của Herschel.
Ông đã cho xây dựng một đài thiên văn cao 20 bộ.
Sau đó chia bầu trời thành nhiều nhóm bằng nhau, và bắt đầu tính toán hệ thống mỗi phần.
Nó là một nhiệm vụ to lớn đỏi hỏi tính tỉ mỉ.
Dần dần, số lượng sao Herschel đếm được hé lộ ra điều gì đó vô cùng đặc biệt.
Thiên hà Milky Way lớn hơn nhiều so với tầm hiểu biết của mọi người.
Nó là một đĩa sao khổng lồ.
Một số phần của nó thì đặc nghẹt, trong khi số khác chỉ có hơn 250,000 ngôi sao riêng lẻ.
Có những vùng xa hơn, hoàn toàn trống không.
Khám phá của Herschel là một sự soi sáng.
Đây là mô hình thiên hà Milky Way phù hợp như chúng ta biết đến vào lúc này.
Nhưng Herschel chỉ nghiên cứu một khu vực của vùng không gian rộng lớn, đúng không? Điều Herschel quan sát, chỉ trong một phạm vi nhỏ, như thế này.
Chỉ là phần nhỏ của toàn bộ thiên hà.
Nhưng ngay cả phần nhỏ đó cũng đã thay đổi sâu sắc đến quá trình nghiên cứu thiên văn.
Phát hiện của Herschel chỉ ra rằng Thái Dương Hệ của chúng ta chỉ là một hòn đảo nhỏ trong một vũ trụ rộng lớn vô tận.
Thuyết tương đối rộng.
Nhờ một nhân viên thủ thư trầm ngâm trong văn phòng bằng sáng chế Thụy Sỹ, khám phá vĩ đại kế tiếp của chúng ta đã cho thấy vũ trụ là nơi bí ẩn vô cùng kỳ lạ.
Người nhân viên đó chính là Albert Einstein.
Trong những năm đầu thế kỷ 20, ông cảm thấy vô cùng bối rồi, giống như cộng đồng khoa học
về quỹ đạo của Sao Thủy.
Mặc dù định luật hấp dẫn Newton có thể tính toán chính xác chuyển động của hành tinh, nhưng nó không đúng khi áp dụng cho Thủy Tinh.
Vấn đề nằm ở điểm cận nhật của Sao Thủy,
vị trí nằm gần mặt trời nhất.
Cứ mỗi thế kỷ, điểm cận nhật của Thủy Tinh tiến về trước một chút.
Sự thay đổi đó khiến phương trình Newton không thể tính toán được.
Chàng thanh niên Einstein đã đề xuất học thuyết táo bạo và kinh ngạc của mình để giải thích vấn đề quỹ đạo Sao Thủy
và phát triển một học thuyết cải tiến định luật hấp dẫn của Newton.
Michio Kaku là nhà vật lý lý thuyết tại trường đại học thành phố New York.
Và Newton nói rằng lực hấp dẫn truyền qua vô hạn trong không gian.
Đó chính là điều khiến Einstain nghĩ có điểm sai sót trong học thuyết của Newton.
Ông muốn học thuyết có thể giải thích lực hấp dẫn, có khả năng lý giải các chuyển động gia tốc, zigzag và tròn.
Có những dạng sóng trọng lực. Lực hấp dẫn cần có thời gian để tác động lên chúng.
- Lan truyền. - Để truyền đi.
Vậy nếu mặt trời biến mất, cũng cần đến 8 phút để chúng ta nhận ra, lực hấp dẫn cũng di chuyển cùng vận tốc với ánh sáng.
Einstein cần một bức tranh mới để lý giải rằng không gian bản thân nó cũng bị uốn cong, và đó là lý do tại sao các hành tinh chuyển động.
Ông tin khái niệm không gian cong của mình có thể giải thích quỹ đạo của Sao Thủy.
Einstein đặt tên cho quan điểm của mình là thuyết tương đối rộng.
Tưởng tượng có một tấm lưới đệm và một quả banh Bowling được đặt ngay giữa tấm lưới đó.
Quả banh làm cho tấm lưới lún xuống.
Và tiếp tục bắn một viên bi vào xung quanh tấm lưới đệm. Viên bi sẽ chuyển động quanh trái banh.
Từ trên nhìn xuống, thuyết Newton nói rằng có một lực kéo vô hình tức thời, kéo viên bi xuống với trái banh Bowling.
Nhưng thuyết Einstein nói rằng không có lực kéo nào cả, đó chính là do tấm lưới đệm.
Vậy tại sai viên bi chuyển động quanh trái banh? Bởi tấm lưới đệm tác động lên viên bi.
Đó là lý do tại sao tôi ngồi lên chiếc ghế này. Không phải trọng lực kéo bạn xuống mà bởi vì không gian đẩy tôi về phía trái đất.
Quan điểm không gian bản thân nó cũng bị tác động bởi khối lượng quá xa lạ với đại đa số nên khó được chấp nhận.
Và hiện tượng nhật thực đem đến cho giới khoa học cơ hội hoàn hảo để kiểm chứng học thuyết của Einstein.
Nhiều bức ảnh chụp lại khoảng không gian đằng sau các ngôi sao trước và sau nhật thực.
Những hình ảnh này sau đó được so sánh với các bức ảnh chụp trong thời gian nhật thực.
Bức ảnh cho thấy vị trí của những ngôi sao trong thời gian nhật thực hơi dịch vào một chút do ánh sáng từ các ngôi sao bị bẻ cong khi đi qua trường hấp dẫn của mặt trời.
Thuyết tương đối rộng của Einstein hoàn toàn chính xác.
Khám phá của ông làm chấn động cả thế giới.
Thuyết tương đối rộng gây sửng sốt cho tất cả mọi người từng được xem qua dãy phương trình này.
Phương trình này chỉ dài 1 inch và chúng giải đáp những thắc mắc muôn đời đeo đuổi chúng ta,
ngay từ lần đầu tiên chúng ta ngước nhìn lên bầu trời tự hỏi nó như thế nào.
Vũ trụ ngày càng mở rộng.
Thuyết tương đối rộng cho thấy không gian huyền bí hơn sự tưởng tượng của mọi người, ngoại trừ Einstein.
Để có được sự hiểu biết rõ ràng hơn về vũ trụ kỳ bí, các nhà thiên văn học cần nhiều số liệu quan trắc hơn.
Và đòi hỏi nhiều loại kính viễn vọng tân tiến hơn.
Giống như người dẫn chúng ta đến với khám phá vĩ đại tiếp theo.
Khi Herschels hoàn thành cuộc khảo sát của ông về bầu trời vào những năm 30 thế kỷ 19,
họ xếp hàng ngàn hành tinh xinh đẹp nhưng mờ ảo vào danh sách "tinh vân trắng".
Vào thời điểm đó, không ai biết chúng thuộc thiên hà của chúng ta
hay ở một nơi xa xôi.
Năm 1924, nhà thiên văn học Edwin Hubble nghiên cứu một số ngôi sao trong danh sách "tinh vân trắng", sử dụng chiếc kính viễn vọng phản xạ 100 inch trên đài quan sát núi Wilson thuộc Califonia.
Chiếc kính cho phép Hubble ước lượng thiên hà cách chúng ta hàng trăm ngàn, thậm chí hàng triệu năm ánh sáng.
Đây là những hành tinh vô cùng lớn và nhiều ngôi sao giống như thiên hà Milky Way, lý do ngày nay chúng ta gọi chúng là thiên hà tinh vân trắng.
Càng nghiên cứu về các thiên hà này, ông càng bị hấp dẫn.
Cùng thời điểm ấy, những nhà khoa học đã biết rằng ánh sáng ngôi sao đi qua quang phổ cho ra nhiều màu sắc khác nhau.
Màu sắc thay đổi tùy theo chuyển động của ngôi sao.
Màu xanh dương trên quang phổ có nghĩa ngôi sao ở gần trái đất.
Còn màu đỏ tức là ở xa hơn.
Độ đậm nhạt của màu sắc cũng tiết lộ tốc độ chuyển động.
Hubble nhận thấy, khi ông đo khoảng cách của thiên hà, quang phổ của nó luôn hiển thị màu đỏ.
Không chỉ vậy, khoảng cách càng xa, màu đỏ càng đậm.
Hay nói cách khác, vũ trụ đang mở rộng.
Đó quả là một phát hiện kinh ngạc kèm theo nhiều tác động sâu sắc.
Dự đoán ngược lại từ quá trình mở rộng, các nhà khoa học phát hiện ra rằng vũ trụ xuất hiện từ một cuộc chấn động khủng khiếp, có tên là Vụ Nổ Lớn.
Sóng bức xạ vô tuyến của thiên hà Milky Way.
Chỉ sau 3 năm từ khi Hubble phát hiện ra vũ trụ đang mở rộng,
khám phá vĩ đại tiếp theo của chúng ta hé lộ một vật thể bí ẩn ẩn giấu sau lớp bụi tại phần trung tâm của thiên hà Milky Way.
Và khai sinh một chuyên ngành thiên văn học mới, sử dụng bước sóng vô hình với mắt người.
Năm 1930, Karl Jansky là một nhà vật lý mới 25 tuổi, làm việc bên trong phòng thử nghiệm điện thoại Bell ở Holmdel, New Jersey.
Công việc của Jansky là xác định các loại nhiễu tần số tác động đến bước sóng 15 met để áp dụng cho tàu xa bờ và hoạt động thông tin liên lạc trên Đại Tây Dương.
Sau hơn 1 năm ghi chép dữ liệu, Jansky nhận thấy có 3 loại nhiễu ảnh hưởng đến bước sóng này.
Loại đầu tiên được sinh ra trong tầng điện ly của trái đất.
Loại thứ hai được tạo nên bởi các cơn bão cục bộ.
Và loại thứ ba vẫn là một bí ẩn, xuất hiện liên tục.
Ban đầu, nó xuất hiện cùng với vầng thái dương.
Mỗi buổi sáng, tín hiệu này mạnh dần theo mặt trời.
Suốt cả ngày, nó liên tục truyền qua không gian.
Và sau đó biến mất khi mặt trời lặn.
Nhưng theo thời gian, Jansky nhận thấy tín hiệu bức xạ bí ẩn cứ dần dần trôi xa khỏi Nhật Tinh
giống như nó đến từ một nơi nằm bên ngoài Thái Dương Hệ.
Cuối cùng, ông xác định được vị trí này thuộc chòm sao Nhân Mã.
Ông tin rằng mình đã phát hiện ra một đối tượng liên sao không rõ nằm ngay trung tâm thiên hà.
Và đúng như vậy.
Các nhà thiên văn học sau này xác nhận Jansky đã khám phá ra một siêu lỗ đen khổng lồ.
Có khối lượng gấp 3 triệu lần mặt trời.
Quan trọng hơn, ông là người đầu tiên quan sát vũ trụ bằng kính viễn vọng vô tuyến.
Một phương pháp hoàn toàn mới để nghiên cứu bầu trời.
Khám phá mang tính bước ngoặt.
Jansky đã chứng minh, bầu trời không đơn thuần chỉ là những ngôi sao lấp lánh.
Ẩn chứa trong đó là vô vàng vật thể kỳ lạ, với khoảng cách nhiều năm ánh sáng, phát ra nguồn năng lượng còn mạnh hơn cả thiên hà.
Giống như chuẩn tinh và ẩn tinh, các ngôi sao chết quay với mật độ chóng mặt nên chỉ một muỗng cafe cũng có thể nặng đến hàng triệu tấn.
Nhằm giúp những nhà thiên văn học bắt đầu có thể hiểu được sự ra đời và kết thúc của tinh thể,
một chiếc kính viễn vọng mới được xây dựng có khả năng quan sát bầu trời với nhiều bước sóng khác nhau.
Tuy nhiên, trước đó, ngành thiên văn học bức xạ đã đưa ra một phát hiện vĩ đại khác, mặc dù được tiên đoán, nhưng vẫn vô cùng bất ngờ.
Một lần nữa, nó xảy ra tại phòng thí nghiệm Bell ở New Jersey.
Bức xạ vi ba nền vũ trụ.
Năm 1964, phòng thí nghiệm Bell có chiếc ăng-ten vi sóng 200 bộ dự phòng không hoạt động.
Thay vì loại bỏ, phòng thí nghiệm cho phép các nhà thiên văn học sử dụng vào mục đích nghiên cứu.
2 nhà vật lý, Arno Penzias, 31 tuổi, và Robert Wilson, 28 tuổi, quyết định dùng chiếc ăng-ten để đo nhiệt độ quần khí xung quanh thiên hà Milky Way.
Điều xảy đến chính là một trong những khám phá kỳ thú nhất trong ngành thiên văn học hiện đại.
- Xin chào Bill. - Tiến sĩ Wilson.
Và tôi ghé đến phòng thí nghiệm để nghe câu chuyện từ chính ông Robert Wilson.
Cả 2 chúng tôi, Arno Penzias và tôi, cùng làm việc cho phòng thí nghiệm sau khi tốt nghiệp đại học.
Chúng tôi dự định đo lượng bức xạ của thiên hà Milky Way.
Đó là chiếc ăng-ten hoàn toàn thích hợp bởi chúng tôi có thể loại bỏ các bức xạ từ trái đất.
Những gì còn lại đều xuất phát trong không gian.
Bức xạ khí quyển chỉ khoảng 2 độ.
Có thể 1 độ từ các bức tường ăng-ten này.
Nhưng khi chúng tôi mở nó lên lần đầu, rồi lần thứ hai, nó đạt mức 7 độ.
Không đúng. Có gì đó thuộc trái đất dính lên thiết bị đo lường của chúng tôi.
Chúng tôi lướt qua ngọn đồi, hướng đến thành phố New York. Chúng tôi đang có một thiết bị để kiểm tra vấn đề. Chúng tôi quét ngang đường chân trời, nhưng không có gì đặc biệt thêm.
Có một cặp chim bồ cầu sống ở đây, và tất nhiên, nó đã bị dính phân chim.
Và, có lẽ phân chim bồ câu có tác động nhiều hơn chúng tôi nghĩ.
Arno và tôi cùng leo lên và dọn sạch đống phân đó.
Anh phải đuổi chim bồ câu đi. - Ông đã làm gì với chúng?
Ban đầu, chúng tôi đặt chúng vào thùng thư công ty và gửi đi càng xa càng tốt, tận Whippany, New Jersey, có những người yêu quý bồ câu ở đó.
Nhưng vài ngày sau, chúng bay trở lại. Quãng đường 40 dặm.
Sau đó, kỹ thuật viên của chúng tôi mang đến một khẩu súng ngắn.
Và như thế nào?
Tôi không có ở đây, cũng không nhìn thấy. Nhưng cơ bản, nó vẫn chưa được giải quyết.
Chúng tôi vẫn bị vượt mức 3, 4 độ.
Chúng tôi thật sự bị lúng túng, bởi chúng tôi tin vào vật lý học, nó phải đến từ đâu đó.
Chúng tôi có thể tính toán hoạt động của chiếc ăng-ten, loại bỏ các loại nhiễu âm này.
Vào thời điểm Penzias và Wilson đo bức xạ vi ba, có 2 trường phái tranh luận về nguồn gốc của vũ trụ.
Một, học thuyết Vụ Nổ Lớn được hỗ trợ bởi học thuyết vụ trụ giãn nở của Hubble.
Và học thuyết trạng thái ổn định, cho rằng vũ trụ là vô tận không có khởi đầu cũng như kết thúc, mở rộng không ngừng.
Khi một người bạn nghe tin Penzias và Wilson thành công,
ông đề nghị họ liên hệ với một vài nhà vũ trụ học tại trường đại học Princeton, những người ủng hộ thuyết Vụ Nổ Lớn.
Họ tin rằng Vụ Nổ Lớn đã để lại một đám tàn quang nóng mờ bùng cháy trong vũ trụ, dấu tích nhiệt còn lại từ vụ nổ, lan rộng trên bầu trời.
Và họ tiến hành nghiên cứu với hy vọng đo được lượng tàn quang đó.
Chúng tôi mời họ đến xem những gì chúng tôi làm, và ngay lập tức họ khẳng định đây chính là điều họ đang nghiên cứu.
Vậy, khám phá của 2 ông có ý nghĩ như thế nào?
Nó cho thấy chúng ta sống trong một vũ trụ có nguồn gốc từ vụ nổ lớn.
Và chúng ta đang nhìn thấy bức xạ 300,000 năm sau khi vụ nổ xảy ra.
Nhiều trường hợp, khi có sự thay đổi trong khuôn mẫu khoa học, phải cần một thời gian rất dài để mọi người thật sự chấp nhận nó.
Nhưng với trường hợp này, tôi nghĩ thế giới đã sẵn sàng đón nhận nó.
Xã hội loài người luôn bối rối về nguồn gốc của họ.
Có rất nhiều câu chuyện tôn giáo trong mỗi nền văn minh được tìm thấy. Và tôi cho rằng, chúng ta đã có được câu trả lời thỏa đáng,
rằng chúng ta đến từ Vụ Nổ Lớn.
Vụ nổ tia Gamma.
Sự xuất hiện thời đại không gian đã mở ra một giai đoạn hoàng kim cho ngành thiên văn học cho đến tận bây giờ.
Tuy nhiên, thời kỳ hoàng kim đó bắt đầu một cách vô cùng lạ lùng, không phải xuất hiện trong không gian mà manh nha từ mối quan hệ chiến tranh lạnh.
Nó cũng góp phần vào khám phá vĩ đại kế tiếp của chúng ta.
Vào những năm 1960, mặc cho Hiệp ước chống thử nghiệm hạt nhân, Liên Xô từ vẫn từ chối những đợt thành tra vào các cơ sở hạt nhân của mình.
Kết quả, Hoa Kỳ quyết định theo dõi Liên Xô bằng cách phát triển hệ thống vệ tinh quỹ đạo, có khả năng phát hiện tia gamma được phát ra từ vụ nổ hạt nhân.
Bởi vệ tinh đồng thời cũng có thể thăm dò không gian,
các nhà khoa học sử dụng chúng để quan sát liệu siêu tân tinh có phát ra tia gamma khi nó nổ hay không.
Giữa năm từ 1969 đến 1972, họ phát hiện bằng chứng của 16 vụ nổ tia gamma nhỏ, tán xạ khắp bầu trời.
Có một vấn đề, chỉ có một vụ nổ liên quan đến hiện tượng siêu tân tinh.
Bí ẩn càng bị chôn sâu thêm.
Suốt 2 thập niên sau đó, các nhà thiên văn học nhận thấy trung bình có khoảng một vụ nổ tia gamma mỗi ngày.
Nhưng chúng xảy ra quá nhanh, trước khi họ kịp hướng kính viễn vọng về chúng.
Cuối cùng, các nhà thiên văn học bắt đầu giải quyết vấn đề với sự trợ giúp của kính viễn vọng không gian Beoop Sax, được thiết kế đặc biệt
để phát hiện ra các vụ nổ ngắn của tia Gamma cũng như tia X và xác định chính xác vị trí của chúng.
Vào ngày 14 tháng 12 năm 1997, Beoop Sax nắm được vị trí của một vụ nổ, chụp lại những bức ảnh đầu tiên về vụ nổ và bước sóng khác với tia Gamma.
Vô cùng kinh ngạc, các nhà thiên văn học xác định vụ nổ xảy ra ở một thiên hà cách chúng ta 12 ngàn tỷ năm ánh sáng,
một trong những vụ nổ mạnh nhất vũ trụ.
Từ đó, hàng chục vụ nổ tia gamma khác đều được ghi lại, tất cả đều mạnh mẽ và ở rất xa.
Khám phá về vụ nổ tia gamma một lần nữa cho chúng ta thấy, ẩn đàng sau lớp màng che bầu khí quyển là những điều
không chỉ vô cùng kỳ lạ mà còn khó xác định, lỗ đen, ẩn tinh, chuẩn tinh và cả các nguồn sức mạnh chết người khác.
Vụ nổ tia gamma ngày nay, được coi là nguyên nhân gây ra những hiện tượng tuyệt diệt của trái đất trong quá khứ.
Nhà khoa học, Ngài Arthur Eddington từng nói,
vũ trụ không chỉ nằm ngoài sự tưởng tượng của chúng ta, mà nó còn vượt xa khỏi sự tưởng tượng của chúng ta.
Có thể, ông đang đề cập đến vụ nổ tia gamma, sự mở rộng của vũ trụ hoặc thuyết tương đối rộng.
Nhưng nó là một lời mô tả hoàn hảo cho phát hiện vĩ đại tiếp theo của chúng ta.
Hành tinh quay quanh ngôi sao.
Các nhà thiên văn học đã có lúc khó có thể tưởng tượng ra được rằng có một Thái Dương Hệ khác.
Nhưng ngày nay, điều đó hoàn toàn có thể nhờ vào những chiếc kính viễn vọng mặt đất và không gian hiện đại như chiếc kính ở Đài quan sát Lick trên núi Hamilton, thuộc California,
nơi Geoff Marcy đang săn tìm các hành tinh mới.
Ông phát hiện ra một hành tinh xoay quanh ngôi sao như thế nào?
Ồ, rất đơn giản. Chúng tôi quan sát xem liệu ngôi sao có rung lắc tác động lực hấp dẫn lên ngôi sao, kéo nó bay xung quanh hay không.
- Thật đơn giản. - Rất đơn giản.
Anh chỉ cần một trong những cái này. Một chiếc kính viễn vọng Lick 3 met.
Các hành tinh không tự sản xuất ra năng lượng, chúng phát sáng nhờ phản xạ ánh sáng. Nhưng hành tinh chỉ sáng bằng 1 phần tỷ sao chủ.
Nên anh không thể thấy chúng bằng kính viễn vọng Hubble, anh cần có chút kỹ năng và chúng tôi sử dụng loại kính viễn vọng này.
Thủ thuật ở đây chính là hiệu ứng Doppler. Chúng tôi đo dao động của ngôi sao nhờ vào các bước sóng ánh sáng thay đổi từ ngôi sao khi nó rung lắc.
Việc nghiên cứu hệ thống hành tình ngoài Thái Dương Hệ rất phổ biến vào đầu thập niên 90,
khi một nhà thiên văn học Ba Lan có một phát hiện kinh ngạc.
Đó là khám phá tuyệt vời của Alexander Wolszczan về hệ 3 hành tinh quay quanh một ẩn tinh. Và cách ông tìm thấy chúng cũng vô cùng thú vị, ông theo dõi xung nhịp phát ra từ ẩn tinh.
Các xung nhịp đó thay đổi mỗi khi ẩn tinh đến gần và lùi xa chúng ta.
Đây là những ngôi sao đáng sợ. Các ẩn tinh thường phát ra các tia gamma và tia X tử ngoại. Chúng là sản phẩm cuối cùng đặc biệt của vụ nổ siêu tân tinh.
Và mặc cho môi trường kỳ lạ đó, vẫn có nhiều hành tinh bằng trái đất di chuyển quanh nó.
Nếu có những hành tinh có kích thước như trái đất quay quanh ẩn tinh, thì cũng hoàn toàn có thể có những hành tinh bằng trái đất xung quanh các ngôi sao khác.
Có nhiều hành tinh lớn như trái đất xoay quanh ẩn tinh sao?
Bằng trái đất, thậm chí to bằng mặt trăng trong 3 hành tinh đó.
Ông phát hiện ra chúng bằng cách chỉ dựa vào sự rung lắc của ẩn tinh.
Đó là điều thú vị nhất trên thế giới. Không thể tin được.
Sau khám phá của Wolszczan, Marcy cùng nhiều nhà thiên văn học khác đã tìm thấy thêm hơn 130 hành tinh khác ngoài Thái Dương Hệ.
Chúng ta từng nghĩ rằng chúng ta không thể phát hiện thêm một hành tinh nào nữa, nhưng chúng ta đã tìm thấy bộ ba hành tinh đó và cả một hệ thống hành tinh gấp 4 lần chỉ với chiếc kính viễn vọng này.
Có các hành tinh rất lớn. To như Sao Mộc, Sao Thổ và nhỏ nhất là bằng Hải Vương Tinh.
Ồ, Hải Vương Tinh. Thật là thú vị khi tìm thấy những hành tinh có kích thước như Sao Mộc. Nhưng thậm chí, chúng cũng lớn gấp nhiều lần trái đất.
Chưa có hành tinh tương tự như trái đất nào được phát hiện. Cuộc nghiên cứu vẫn được tiếp tục.
Ông chọn một ngôi sao theo tiêu chuẩn như thế nào?
Chúng tôi cố gắng chọn lựa các ngôi sao gần giống với mặt trời, có thể lớn hơn hay nhỏ hơn một chút, nhưng cần có niên tuổi tương đối lâu đời, để chúng ổn định.
Những gì bạn cần cho trái đất là nó có thể giữ được nhiệt độ phù hợp, không quá lạnh, bởi nước sẽ bị đóng băng
hoặc quá nóng để nước bị bay hơi.
Nhưng hành tinh cũng phải giữ khoảng cách vừa đủ với ngôi sao của nó, để nhiệt độ lí tưởng cho nước lỏng tồn tại suốt hàng tỷ năm, giúp quá trình tiến hóa Darwin diễn ra.
- Nghe giống như câu chuyện Goldilocks và món cháo của cô vậy. - Đúng thế. Anh không muốn nó quá nóng hoặc quá lạnh.
Giả sử ông có một chiếc kính viễn vọng, vũ trụ, một thiết bị hiện đại và đủ nhạy cảm để tìm ra một hành tinh giống trái đất,
ông có tìm kiếm các ngôi sao tại vị trí đã có những hành tinh?
Thật sự, Sao Mộc và Sao Thổ chúng ta đang tìm kiếm là dấu hiệu cho thấy thiên hà hoàn toàn có các hành tinh như trái đất
và đặc biệt nếu Sao Mộc giữ khoảng cách đủ xa đối với tinh cầu chủ sẽ tạo không gian cho trái đất chuyển động quanh ngôi sao đó.
Điều gì đã khiến ông đi tìm các hành tinh quay quanh ngôi sao khác?
Ồ, tôi còn nhớ khi tôi còn nhỏ, tôi tự hỏi mình, nếu có một trái đất khác ngoài đó,
và liệu có bất kỳ môi trường sống nào không, rồi có sự sống, mầm sống vô cùng thông minh không.
Con người chúng ta, nhìn chung đều muốn biết mình có phải là độc nhất trong vũ trụ không?
Và liệu có sinh vật khác ở ngoài đó cũng suy nghĩ, tưởng tượng hay thậm chí tím kiếm chúng ta không?
Cuối cùng, tôi nghĩ chúng ta đang cố gắng tìm ra gốc rễ sinh hóa giữa các tinh cầu.
Vũ trụ đang tăng tốc.
Khi vũ trụ nở rộng ra theo Vụ Nổ Lớn, về mặt lý thuyết, lực hấp dẫn tác động lên tất cả đối tượng và làm quá trình mở rộng chậm lại.
Nhưng vũ trụ chậm lại như thế nào?
Vào những năm 90 của thế kỷ 20, kính viễn vọng không gian Hubble cho phép các nhóm nhà khoa học giải đáp vấn đề bằng cách nghiên cứu ánh sáng từ vụ nổ có tên 1A Siêu Tân Tinh.
Tôi đến thăm phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley tại San Francisco
và gặp gỡ nhà vật lý thiên văn Saul Perlmutter, người có một dự án vũ trụ về siêu tân tinh.
Vậy, anh đã khám phá ra được điều gì?
Chúng tôi bắt đầu thực hiện các phép thử để tính toán vũ trụ đang chậm lại như thế nào.
Khi chúng tôi nhìn vào dữ liệu, cùng thốt lên, thật kỳ lạ, dường như vũ trụ chẳng chậm lại chút nào.
Nhưng anh nghĩ rằng, chúng tôi chỉ đang tiến hành quá trình kiểm tra. Nhưng tôi chắc chắn, chúng tôi đã nhận được tất cả dữ liệu,
anh nhận thấy tác động sẽ biến mất. Xuất hiện các dấu hiệu âm, giống thế đó.
Anh kiểm tra các bước của quá trình, từng chút một. Từ điểm bắt đầu, anh biết rằng tác động không thể biến mất. Đó là câu trả lời hoàn toàn chính xác.
Nó thật sự giống như vũ trụ đang tăng tốc.
Vậy, tại sao điều này lại quan trọng?
Sự tăng tốc của vụ trụ không hoàn toàn. Các sức mạnh của vũ trụ và tất cả vật thể, đều xuất hiện lần đầu tiên, nên chúng ta khó mà dự đoán được.
Bây giờ, chúng tôi đang cố gắng giải thích chúng nghĩa là gì. Hãy đi cùng tôi, tôi sẽ chỉ cho anh thấy công việc chúng tôi đang làm.
Tại sao nó lại tăng tốc?
Ồ, đó là câu hỏi mà chúng tôi sẵn sàng đánh đổi mọi thứ để tìm ra lời giải đáp, chúng tôi suy đoán về một loại năng lượng kỳ lạ lan rộng trong không gian.
Nó làm cho vũ trụ tăng tốc lên mỗi khi lực hấp dẫn làm nó chậm lại.
Chúng tôi gọi nó là Năng Lượng Bóng Đen, vì sự thật, chúng tôi không biết nó là gì.
Nó hoàn toàn bí ẩn, kỳ lạ. Chúng tôi chẳng biết gì về nó.
Chúng tôi muốn những cuộc nghiên cứu có thể cho thấy nó như thế nào.
Bây giờ chúng tôi chỉ muốn thu thập dữ liệu để xé toạc các câu hỏi đó ra.
Thế, anh lấy dữ liệu từ đâu?
Từ những bức tranh thu được sau một dự án, như một chương trình vệ tinh.
Thiết kế này có tên SNAP, có nghĩa là "Supernova Acceleration Probe", thiết bị phát hiện sự tăng tốc của siêu tân tinh.
Nó sẽ là một chiếc kính viễn vọng thế hệ mới, với tầm quan sát cực lớn. Thay vì quan sát thông qua một lỗ nhỏ của vũ trụ, anh sẽ có một bức tranh toàn cảnh hơn.
Để tôi chỉ cho anh thấy thành quả của chúng tôi, thứ chúng tôi hy vọng có thể giúp chúng tôi tìm ra tại sao vũ trụ tăng tốc, và Năng Lượng Bóng Đen là gì.
Đây chính là SNAP, chúng tôi mong nó sẽ được phóng đi trong tương lai.
Nó sẽ đi đến một vị trí xác định gần mặt trăng.
Từ vị trí đó, anh có thể tính toán lịch sử của quá trình mở rộng, thậm chí quan sát được các thay đổi nhỏ nhất khi vũ trụ chuyển từ trạng thái giảm tốc sang tăng tốc.
Đã từng có một vũ trụ dày đặc, đông đúc. Lực hấp dẫn lúc mạnh hơn, nó làm chậm quá trình giản nở.
Vũ trũ vẫn tiếp tục mở rộng mặc cho nó bị cản trở, và lực hấp dẫn dần yếu thế so với Năng Lượng Bóng Đen, bắt đầu tăng tốc.
Chúng tôi sẽ vẫn tiếp tục nghiên cứu quá trình thay đổi xảy ra như thế nào, để nói cho chúng tôi về những học thuyết khác nhau có khả năng giải thích Năng Lượng Bóng Đen.
Luôn mở rộng. Luôn tăng tốc.
Nó chậm lại, sau đó bắt đầu rung lắc và dần tăng tốc. Quá trình chuyển đổi đó như thế nào?
Giống như như các nhà thiên văn học cổ đại, những nhà khoa học hiện đại đã phát hiện ra điều gì đó mà chúng ta chưa thể giải thích.
Nó sẽ được trao lại cho các quan sát viên, lí luận viên để tìm hiểu cái gì đang xảy ra bên trong vũ trụ.
Để làm được như vậy, cần có những ý tưởng mới và thiết bị tân tiến hơn.
Mọi bí ẩn đều sẽ được khám phá, chỉ là nhanh hay chậm thôi.
Nhưng chắc chắn một điều. Chúng ta sẽ vẫn tiếp tục quan sát bầu trời, để hiểu vị thế của chúng ta trong vũ trụ.
Sẽ liên tục khám phá để hiểu thêm về nó.
Dịch: Võ Mạnh Lân (vomanhlan3005@gmail.com)