Thiên văn vật lí cho người bận rộn – Neil DeGrasse Tyson (Phần 9)

Chương 9

ÁNH SÁNG KHÔNG NHÌN THẤY

Và thế là như vãng khách chào đón

Có nhiều thứ trên trời dưới đất lắm, hỡi Horatio,

Nhiều hơn giấc mơ triết lí của ngươi nữa

HAMLET, Màn 1, Cảnh 5

Trước năm 1800, từ “light”, ngoài công dụng của nó là động từ và tính từ, chỉ ám chỉ ánh sáng nhìn thấy. Thế nhưng vào đầu năm 1800 nhà thiên văn học người Anh William Herschel quan sát thấy một sự ấm lên chỉ có thể do bởi một dạng ánh sáng không nhìn thấy đối với mắt người. Là một nhà quan sát tài năng, Herschel đã tìm thấy Thiên vương tinh vào năm 1781 và lúc này phát hiện thấy mối liên hệ giữa ánh sáng Mặt Trời, màu sắc, và nhiệt. Ông bắt đầu bằng cách đặt một lăng kính trên đường truyền của tia nắng. Chẳng có gì mới ở đây hết. Ngài Isaac Newton đã làm thế hồi thế kỉ mười bảy, từ đó mà ông đặt tên cho bảy màu quen thuộc của quang phổ nhìn thấy: đỏ, cam, vàng, lục, làm, chàm, và tím. (Vâng, các màu ấy thật sự có thể đọc tắt là Roy G. Biv.) Song Herschel có đủ tò mò để tự hỏi rằng nhiệt độ của mỗi màu sắc có thể là bao nhiêu. Thế là ông đặt nhiệt kế vào những vùng khác nhau của cầu vồng và chỉ ra rằng, đúng như ông nghi ngờ, các màu sắc khác nhau ghi được những nhiệt độ khác nhau.¹

Các thí nghiệm được tiến hành tốt đòi hỏi một “phép kiểm tra” – một phép đo mà bạn kì vọng không có kết quả gì hết, và nó giữ vai trò như một phép thử sai về cái bạn đang đo. Chẳng hạn, giả sử bạn muốn biết bia có ảnh hưởng gì với cây hoa tulip, thì bạn trồng thêm một cây tulip thứ hai, y hệt cây thứ nhất, nhưng tưới nước cho nó. Nếu cả hai cây đều ngỏm củ tỏi – giả sử bạn đồ sát cả hai – thì bạn không thể đổ thừa cho cồn được. Đó là giá trị của mẫu kiểm tra. Herschel biết điều này, và đã đặt một nhiệt kế ở phía ngoài quang phổ, kế cạnh màu đỏ, kì vọng đọc được không gì hơn ngoài nhiệt độ phòng trong suốt thí nghiệm. Nhưng điều đó đã không xảy ra. Nhiệt độ của nhiệt kế kiểm tra của ông tăng lên còn cao hơn trong vùng màu đỏ.

Herschel viết:

[Tôi] kết luận, toàn bộ dải màu đỏ vẫn chưa đạt cực đại nhiệt; có lẽ nó nằm hơi nhỉnh ra phía ngoài phần khúc xạ nhìn thấy. Trong trường hợp này, bức xạ nhiệt chí ít sẽ phần nào đó, nếu không nói là chủ yếu, bao gồm, giả sử tôi được phép trình bày, ánh sáng không nhìn thấy; thế tức là nói, trong các tia sáng đến từ mặt trời, có một xung như thế không thích hợp cho sự nhìn.²

Chúa ơi!

Herschel đã tình cờ phát hiện ra ánh sáng hồng “ngoại”, một phần mới toanh của quang phổ tìm thấy ngay “bên dưới” màu đỏ. Ông tường thuật nó trong bài báo thứ nhất trong loạt bốn bài báo của ông về đề tài này.

Phát hiện của Herschel là tương đương thiên văn học của khám phá của Antonie van Leeuwenhoek về “nhiều vi sinh vật sống rất bé nhỏ, nhiều thứ nhúc nhích rất xinh xinh”³ trong giọt nhỏ nhất của nước ao hồ. Leeuwenhoek đã khám phá các sinh vật đơn bào – một vũ trụ sinh vật học. Herschel khám phá một dải ánh sáng mới. Cả hai đều ẩn náu trong tầm mắt.

Các nhà nghiên cứu khác lập tức chiếm lĩnh nơi Herschel bỏ lại. Vào năm 1801, nhà vật lí và dược sĩ Đức Johann Wilhelm Ritter tìm thấy một dải khác nữa của ánh sáng không nhìn thấy. Nhưng thay cho một nhiệt kế, Ritter đặt một đống nhỏ bạc chloride nhạy sáng trong mỗi màu sắc nhìn thấy cũng như trong vùng tối ở gần đầu tím của quang phổ. Cho chắc cú, đống hóa chất trong vùng không rọi sáng được làm cho sậm hơn đám hóa chất trong vùng màu tím. Cái gì nằm ngoài màu tím? Tia “cực” tím, ngày nay được gọi tên tốt hơn là tia tử ngoại (UV).

Choán đầy toàn bộ phổ điện từ, theo trật tự năng lượng thấp và tần số thấp đến năng lượng cao và tần số cao, chúng ta có: sóng vô tuyến, vi sóng, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy (ROYGBIV), tia tử ngoại, tia X, và tia gamma. Nền văn minh hiện đại đã khéo léo khai thác từng dải sóng này cho vô số ứng dụng gia dụng và công nghiệp, biến chúng trở nên quen thuộc với tất cả chúng ta.

Sau khám phá tia tử ngoại và hồng ngoại, việc quan sát bầu trời chẳng có gì thay đổi về đêm cả. Mãi 130 năm sau thì chiếc kính thiên văn đầu tiên được thiết kế để phát hiện những phần không nhìn thấy của phổ điện từ mới được chế tạo. Đó là sau khi sóng vô tuyến, tia X, và tia gamma đã được phát hiện, và sau khi nhà vật lí Đức Heinrich Hertz chỉ ra rằng khác biệt duy nhất giữa các loại ánh sáng là tần số sóng trong mỗi dải. Thật vậy, công trạng của Hertz là đã nhận ra có một thứ gọi là phổ điện từ. Để tôn vinh ông, đơn vị của tần số – tính bằng số sóng mỗi giây – cho bất kì thứ gì đó dao động, bao gồm cả âm thanh, được đặt tên xác đáng là hertz.

Lạ lùng thay, các nhà thiên văn vật lí đã có chút chậm chạp trong khai thác mối liên hệ giữa các dải ánh sáng không nhìn thấy mới được khám phá và ý tưởng xây dựng một chiếc kính thiên văn có thể nhìn thấy những dải sáng đó đến từ các nguồn vũ trụ. Chắc chắn vấn đề ở đây là sự tụt hậu về công nghệ detector. Thế nhưng lí do có phần là do ngạo mạn: làm quái nào mà vũ trụ có thể gửi đến chúng ta thứ ánh sáng mà đôi mắt tuyệt vời của chúng ta không thể nhìn thấy chứ? Trong hơn ba thế kỉ – từ thời Galileo cho đến thời Edwin Hubble – việc chế tạo một chiếc kính thiên văn chỉ có duy nhất một ý nghĩa: chế tạo một thiết bị bắt lấy ánh sáng nhìn thấy, tăng cường thị lực trời phú của chúng ta.

Kính thiên văn chỉ là một công cụ bổ trợ cho các giác quan còm cõi của chúng ta, cho phép chúng ta làm quen tốt hơn với những nơi xa xôi. Chiếc kính thiên văn càng lớn thì nó mang vào tầm nhìn những vật thể càng mờ; các gương của nó được chế tác càng hoàn hảo, thì hình ảnh nó tạo ra càng sắc nét; các detector của nó càng nhạy, thì các quan sát của nó càng hiệu quả. Thế nhưng trong mọi trường hợp, từng chút thông tin mà kính thiên văn mang đến cho nhà thiên văn vật lí trên Trái Đất đều được tải trên một chùm ánh sáng.

Tuy nhiên, các sự việc trên trời không tự hạn chế với cái tiện lợi cho võng mạc của mắt người. Thay vậy, chúng thường phát ra những lượng ánh sáng đồng thời trong dải bội. Vì thế, nếu không có kính thiên văn và các detector của chúng xâm nhập toàn bộ quang phổ, các nhà thiên văn vật lí hãy còn sung sướng mù quáng về một chất liệu mê mẩn nào đó trong vũ trụ.

Xét một ngôi sao phát nổ – một siêu tân tinh. Đó là một sự kiện năng lượng và phổ biến trong vũ trụ phát ra những lượng tia X dồi dào. Thỉnh thoảng, các vụ nổ tia gamma và các chớp tia tử ngoại đi kèm với các vụ nổ đó, và không bao giờ thiếu hụt ánh sáng nhìn thấy. Rất lâu sau khi chất khí nổ nguội đi, các sóng xung kích tắt lịm, và ánh sáng nhìn thấy lu mờ, “tàn dư” siêu tân tinh vẫn tiếp tục tỏa sáng trong vùng hồng ngoại, đồng thời phát xung trong dải sóng vô tuyến. Đó là xuất xứ của pulsar, chiếc đồng hồ đáng tin cậy nhất trong vũ trụ.

Đa số các vụ nổ sao xảy ra trong những thiên hà ở xa, song nếu một ngôi sao nổ tung bên trong Ngân Hà, thì cơn giãy chết của nó sẽ đủ sáng cho mọi người nhìn thấy, dù là không có kính thiên văn. Chẳng có ai trên Trái Đất nhìn thấy tia X hay tia gamma vô hình đến từ hai kì quan siêu tân tinh xảy ra gần đây nhất trong thiên hà của chúng ta – một vào năm 1572 và một vào năm 1604 – nhưng ánh sáng nhìn thấy diệu kì của chúng đã được thuật lại rộng rãi trên khắp thế giới.

Phạm vi bước sóng (hay tần số) của mỗi dải ánh sáng ảnh hưởng mạnh đến thiết kế của phần cứng dùng để phát hiện nó. Đó là lí do không có kết hợp đơn lẻ nào của kính thiên văn và detector có thể nhìn thấy đồng thời từng chi tiết của những vụ nổ như thế. Song giải pháp thật đơn giản: thu thập mọi quan sát về vật thể của bạn, có thể do các đồng nghiệp nhặt nhạnh được, trong dải bội ánh sáng. Sau đó gán màu sắc nhìn thấy cho những dải không nhìn thấy mà ta quan tâm, tạo ra một bức ảnh đã biến đổi, chứa nhiều dải. Đó chính là thứ mà Geordi trong loạt phim truyền hình Star Trek: The Next Generation nhìn thấy. Với sức mạnh thị giác như thế, bạn chẳng bỏ lỡ điều gì hết.

Chỉ sau khi nhận ra dải tác động thiên văn vật lí của mình, bạn mới có thể bắt đầu nghĩ tới kích cỡ gương, vật liệu cần thiết để làm gương, hình dạng và bề mặt gương phải có, và loại detector mà bạn cần. Ví dụ, các bước sóng tia X là cực ngắn. Vì thế, nếu bạn đang thu gom chúng, thì cái gương của bạn tốt hơn nên siêu mượt, để các khiếm khuyết trên bề mặt không làm chúng méo mó. Còn nếu bạn đang thu gom các sóng vô tuyến bước sóng dài, thì cái gương của bạn có thể làm bằng lưới thép mỏng mà bạn bẻ bằng tay của mình, vì sự không đồng đều trên dây nhỏ hơn nhiều so với các bước sóng mà bạn muốn tóm lấy. Tất nhiên, bạn cũng muốn thật nhiều chi tiết – độ phân giải cao – nên cái gương của bạn phải càng to càng tốt trong khả năng chế tạo của bạn. Cuối cùng, chiếc kính thiên văn của bạn phải rộng hơn nhiều, nhiều lần bước sóng ánh sáng mà bạn muốn phát hiện. Và chẳng ở đâu yêu cầu này dễ thấy hơn là trong việc xây dựng kính thiên văn vô tuyến.

*

Kính thiên văn vô tuyến, kính thiên văn ánh sáng không nhìn thấy được chế tạo sớm nhất, là một phân loài tuyệt vời của đài thiên văn. Kĩ sư Mĩ Karl G. Jansky đã xây dựng chiếc kính thiên văn thành công đầu tiên vào giữa năm 1929 và 1930. Nó trông na ná như một hệ thống bình tưới nước di động trên một khoảng đồng không mông quạnh. Được làm bởi một loạt khung kim loại cao, hình chữ nhật, được chống đỡ bởi mặt sàn và chốt bắt bằng gỗ, nó trông như một vòng quay ngựa gỗ trên các bánh xe được làm từ những bộ phận thừa lấy từ chiếc Ford Model T. Jansky đã chỉnh chiếc máy kì cục dài trăm foot ấy bắt bước sóng khoảng mười lăm mét, tương ứng với tần số 20,5 megahertz.⁴ Công việc của Jansky, theo ủy nhiệm của hãng thuê, Bell Telephone Laboratories, là nghiên cứu bất kì tiếng rít nhiễu nào từ các nguồn vô tuyến trên mặt đất có thể gây ảnh hưởng đến các tín hiệu truyền thông vô tuyến mặt đất. Công việc này rất giống với nhiệm vụ mà Bell Labs giao cho Penzias và Wilson, ba mươi lăm năm sau này, tìm tín hiệu nhiễu vi sóng trong máy thu của họ, như chúng ta đã thấy ở chương 3, từ đó đưa đến khám phá về phông nền vi sóng vũ trụ.

Dành trọn hai năm cần cù theo dõi và chầu chực tiếng rít tĩnh ghi được trên anten kì quái của ông, Jansky phát hiện thấy các sóng vô tuyến phát ra không những từ những cơn dông bão địa phương và các nguồn địa cầu khác, mà còn đến từ tâm của thiên hà Ngân Hà. Vùng đó của bầu trời đong đưa trong trường nhìn của kính thiên văn mỗi hai mươi ba giờ năm mươi sáu phút: đúng bằng chu kì tự quay của Trái Đất trong không gian và do đó đúng bằng thời gian cần thiết để hướng trở lại tâm thiên hà với góc và độ cao như cũ trên bầu trời. Karl Jansky công bố các kết quả của ông dưới tiêu đề “Các nhiễu loạn điện biểu kiến có nguồn gốc ngoài địa cầu”.⁵

Với quan sát đó, thiên văn học vô tuyến đã ra đời – trừ chính bản thân Jansky. Bell Labs thuê ông làm tiếp, không cho phép ông theo đuổi hái hoa bẻ quả của khám phá hạt giống của ông. Tuy nhiên, vài năm sau, một người Mĩ tự khởi nghiệp tên là Grote Reber, ở Wheaton, Illinois, đã xây dựng một kính thiên văn vô tuyến đĩa kim loại, rộng ba mươi foot, trong sân nhà ông. Vào năm 1938, chẳng do ai thuê mướn, Reber đã xác nhận khám phá của Jansky, và tiếp tục dành năm năm sau đó để lập các bản đồ phân giải thấp của bầu trời vô tuyến.

Dù không có tiền lệ, kính thiên văn của Reber là nhỏ và thô so với các chuẩn hiện nay. Các kính thiên văn vô tuyến hiện đại là một vấn đề khác. Không được dựng trong sân nhà, đôi khi chúng đúng là đồ sộ. MK 1, đi vào hoạt động vào năm 1957, là chiếc kính thiên văn vô tuyến khổng lồ đúng nghĩa đầu tiên trên hành tinh chúng ta – một cái đĩa thép cứng, điều chỉnh được, rộng 250 foot, tại Đài thiên văn Jodrell Bank gần Machester, nước Anh. Hai tháng sau khi MK 1 đi vào hoạt động, Liên Xô phóng Sputnik 1, và cái đĩa thép của Jodrell Bank bất ngờ trở thành vật theo dõi những phần cứng nho nhỏ bay trên quỹ đạo – khiến nó là tiền thân của Mạng Không gian Sâu (Deep Space Network) ngày nay có nhiệm vụ theo dõi các tàu thám hiểm không gian bay xung quanh hành tinh.

Chiếc kính thiên văn vô tuyến lớn nhất thế giới, hoàn tất vào năm 2016, có tên gọi là Kính thiên văn Vô tuyến Cầu Khẩu độ Năm trăm mét, hay viết tắt là “FAST”. Nó được Trung Quốc xây dựng ở tỉnh Quý Châu, và có diện tích lớn hơn ba mươi sân bóng đá. Nếu người ngoài hành tinh từng gửi đến chúng ta một cuộc gọi, thì người Trung Quốc sẽ biết đến nó đầu tiên.

*

Một biến thể khác của kính thiên văn vô tuyến là giao thoa kế, gồm những ma trận đĩa anten y hệt nhau, phân bố trên các cánh đồng mênh mông của vùng thôn quê và kết nối điện tử với nhau để hoạt động đồng bộ. Kết quả là một hình ảnh kết hợp, siêu phân giải của các nguồn vũ trụ phát xạ vô tuyến. Mặc dù “tôi ơi quá cỡ rồi” đã là một phương châm bất thành văn cho các kính thiên văn từ lâu trước khi ngành công nghiệp thức ăn nhanh đặt ra câu khẩu hiệu này, song các giao thoa kế vô tuyến mới thực sự là quá cỡ. Một trong số chúng, một ma trận rất lớn gồm các đĩa vô tuyến ở gần Socorro, New Mexico, chính thức có tên là Ma trận Rất Lớn, gồm hai mươi bảy đĩa anten tám mươi hai foot được bố trí ngang dọc trên vùng sa mạc kéo dài hai mươi hai dặm. Đài thiên văn này đúng là mang tầm vóc vũ trụ, nó từng xuất hiện với vai trò cơ sở nền tảng trong các bộ phim 2010: The Year We Make Contact (1984), Contact (1997), và Transformers (2007). Ngoài ra, còn có Ma trận Đường cơ sở Rất Dài với mười đĩa anten tám mươi hai foot rải rác trên 5000 dặm từ Hawaii đến quần đảo Virgin, cho phép độ phân giải cao nhất trong số bất kì kính vô tuyến nào trên thế giới.

Trong dải vi sóng, tương đối mới đối với các giao thoa kế, chúng ta có sáu mươi sáu anten của ALMA, Ma trận Mili-mét Lớn Atacama, trong dãy núi Andes xa xôi ở miền bắc Chile. Được điều chỉnh cho các bước sóng từ vài phần của một mili-mét đến vài centi-mét, ALMA đem lại cho các nhà thiên văn vật lí sự truy xuất phân giải cao đến danh mục hành động vũ trụ chưa từng thấy trong các dải khác, ví dụ như cấu trúc của các đám mây khí đang co lại khi chúng trở thành cái nôi từ đó các sao ra đời. Với chủ đích từ trước, vị trí của ALMA nằm ở vùng đất khô cằn nhất Trái Đất – ba dặm trên mực nước biển và ở cao hơn những đám mây ẩm ướt nhất. Nước có thể tốt cho sự đun nấu bằng vi sóng nhưng nó không có lợi cho nhà thiên văn vật lí, vì hơi nước trong khí quyển Trái Đất hấp thu mất các tín hiệu vi sóng xa xưa đến từ khắp thiên hà và ngoài thiên hà. Tất nhiên, hai hiện tượng này có liên quan nhau: nước là thành phần phổ biến nhất trong thực phẩm, và lò vi sóng chủ yếu là làm nóng nước. Kết hợp hai ý lại, bạn có được chỉ dấu tốt nhất rằng nước hấp thu các tần số vi sóng. Vì thế nếu bạn muốn có những quan sát trong trẻo về các vật thể vũ trụ, bạn phải giảm thiểu lượng hơi nước giữa kính thiên văn của bạn và vũ trụ, y hệt như ALMA đã làm.

*

Tại đầu bước sóng cực ngắn của phổ điện từ, bạn tìm thấy các tia gamma cao tần, năng lượng cao, với bước sóng đo theo pico-mét.⁶ Được khám phá vào năm 1900, tia gamma đã không được phát hiện từ không gian mãi cho đến khi một loại kính thiên văn mới được triển khai trên vệ tinh Explorer XI của NASA vào năm 1961. Ai xem quá nhiều phim khoa học viễn tưởng đều biết rằng tia gamma có hại cho bạn. Bạn có thể biến thành xanh lè và cơ bắp cuồn cuộn, hoặc những mạng nhện có thể bắn ra từ cổ tay bạn. Thế nhưng chúng cũng khó bắt giữ. Chúng đi xuyên thẳng qua các thấu kính và gương bình thường. Vậy làm thế nào quan sát chúng bây giờ? Bên trong kính thiên văn Explorer XI có chứa một dụng cụ gọi là chất phát sáng nhấp nháy, nó phản ứng với tia gamma tới bằng cách bơm ra các hạt tích điện. Nếu bạn đo được năng lượng của các hạt, thì bạn có thể nói được loại ánh sáng năng lượng cao nào đã tạo ra chúng.

Hai năm sau, Liên Xô, Anh, và Mĩ cùng kí Hiệp ước Cấm Thử vũ khí Hạn chế, hiệp ước cấm thử vũ khí hạt nhân dưới nước, trong khí quyển, và trong không gian – nơi bụị phóng xạ hạt nhân có thể phân tán và gây nhiễm những nơi nằm ngoài đường biên đất nước của bạn. Thế nhưng đây chính là Chiến tranh Lạnh, một quãng thời gian chẳng ai tin vào ai vào bất kì thứ gì. Viện dẫn chỉ dụ “tin cậy nhưng phải xác minh”, nước Mĩ đã triển khai một loạt vệ tinh, Velas, quét tìm các vụ nổ tia gamma do các vụ thử hạt nhân của Liên Xô gây ra. Các vệ tinh đã thật sự tìm thấy các vụ nổ tia gamma, hầu như mỗi ngày. Nhưng không phải do người Nga. Các tia gamma này đến từ không gian sâu thẳm – và về sau được chứng minh là danh thiếp của các vụ nổ sao dữ dội, ở xa, lúc có lúc không, trên khắp vũ trụ, báo hiệu sự ra đời của thiên văn vật lí học tia gamma, một nhánh nghiên cứu mới trong lĩnh vực của tôi.

Vào năm 1994, Đài thiên văn Tia Gamma Compton của NASA phát hiện được thứ bất ngờ y như các khám phá của Velas: những tia chớp tia gamma xuất hiện thi thoảng ở gần bề mặt Trái Đất. Chúng được đặt tên hợp lí là “tia chớp gamma địa cầu”. Đâu đó xảy ra tàn sát hạt nhân ư? Không, vì nó hiển nhiên như thực tế bạn đang đọc câu này vậy. Không phải vụ nổ tia gamma nào cũng chết chóc như nhau, không phải vụ nổ nào cũng có nguồn gốc vũ trụ. Trong trường hợp này, có ít nhất năm mươi vụ nổ chớp nhoáng như thế này xảy ra hàng ngày ở gần đỉnh của các đám mây dông, trong một phần nhỏ của một giây trước khi tia sét bình thường xảy ra. Nguồn gốc của chúng vẫn có chút bí ẩn, nhưng lời giải thích tốt nhất cho rằng trong cơn bão điện, các electron tự do gia tốc đến gần tốc độ ánh sáng và sau đó lao vào hạt nhân của các nguyên tử khí quyển, làm phát ra tia gamma.

*

Ngày nay, các kính thiên văn hoạt động trong mỗi phần không nhìn thấy của quang phổ, một số đặt tại mặt đất song đa số được bố trí trên không gian, nơi trường nhìn của kính thiên văn không bị ảnh hưởng bởi bầu khí quyển thích hấp thu của Trái Đất. Ngày nay chúng ta có thể quan sát các hiện tượng đa dạng từ các sóng vô tuyến thấp tần bước sóng cả chục mét, cho đến các tia gamma cao tần bước sóng không dài hơn một phần triệu tỉ của một mét. Dải ánh sáng phong phú đó đem lại các khám phá thiên văn vật lí không hồi kết: Bạn tò mò muốn biết có bao nhiêu chất khí ẩn náu giữa các sao trong thiên hà ư? Kính thiên văn vô tuyến làm công việc ấy tốt nhất. Nếu không có kính thiên văn vi sóng, thì chúng ta chẳng biết gì về phông nền vũ trụ, và chẳng hiểu tẹo nào về vụ nổ lớn. Bạn muốn xâm nhập vào những cái nôi sao ở sâu bên trong các đám mây khí thiên hà ư? Hãy chú tâm vào những gì kính thiên văn hồng ngoại làm được. Còn những phát xạ từ vùng phụ cận của các lỗ đen thông thường và các siêu lỗ đen tại tâm thiên hà thì sao? Kính thiên văn tử ngoại và tia X làm công việc ấy tốt nhất. Bạn muốn quan sát vụ nổ năng lượng cao của một sao kềnh với khối lượng gấp bốn mươi lần mặt trời ư? Hãy theo dõi câu chuyện qua các kính thiên văn tia gamma.

Chúng ta đã tiến một chặng dài kể từ các thí nghiệm của Herschel với các tia “không thích hợp cho sự nhìn”, trao quyền cho chúng ta thám hiểm vũ trụ để biết nó là cái gì, thay vì chỉ biết nó trông như thế nào. Herschel hẳn sẽ tự hào lắm. Chúng ta đã đạt tới cái nhìn vũ trụ đúng nghĩa sau khi nhìn thấy cái không nhìn thấy: một bộ sưu tập vô cùng phong phú gồm các vật thể và các hiện tượng xuyên không gian và xuyên thời gian mà lúc này chúng ta có thể mơ tới trong triết lí của mình. 

¹Mãi đến giữa thế kỉ 19 quang phổ kế của nhà vật lí mới được ứng dụng cho các vấn đề thiên văn học, biến nhà thiên văn thành nhà thiên văn vật lí. Vào năm 1895, tạp chí danh giá Astrophysical Journal được thành lập, với dòng phụ đề “Một đánh giá quốc tế về quang phổ học và vật lí thiên văn”.

²William Herschel, “Experiments on Solar and on the Terrestrial Rays that Occasion Heat,” Các văn kiện triết học của Hội Thiên văn học Hoàng gia, 1800, 17.

³Antonie van Leeuwenhoek, thư gửi Hội Hoàng gia London, 10 tháng Mười 1676.

⁴Mọi sóng đều tuân theo phương trình đơn giản sau: tốc độ = tần số × bước sóng. Ở một tốc độ không đổi, nếu bạn tăng bước sóng, thì sóng đó sẽ có tần số nhỏ hơn, và ngược lại, cho nên khi bạn nhân hai đại lượng với nhau bạn thu lại tốc độ sóng bằng như cũ. Điều này dúng với ánh sáng, âm thanh, và cả các fan làm “dậy sóng” ở các khán đài thể thao – bất cứ thứ gì truyền đi dưới dạng sóng.

⁵Karl Jansky, “Electrical Disturbances Apparently of Extraterrestrial Origin,” Tập chuyên đề của Viện Kĩ sư Vô tuyến điện 21, số 10 (1933): 1387.

⁶ “pico-“ là tiếp ngữ hệ mét cho một phần nghìn tỉ.

Thiên văn vật lí cho người bận rộn
Neil DeGrasse Tyson - Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>