Chương 6
NGÂN HÀ
Sao tôi lại cảm thấy cô đơn thế này? Lẽ nào hành tinh chúng ta không nằm trong Ngân Hà sao?
- HENRY DAVID THOREAU
Dải sáng trắng trong bức ảnh này, chụp ở Ontario, Canada, cho thấy vùng trung tâm của thiên hà Ngân Hà của chúng ta.
Nếu các sao giống như con người, thì chúng cư trú ở đâu? Giống như phần đa nhân loại trên Trái Đất, chúng tụ tập với nhau trong các thành phố. Tương đương vũ trụ với một môi trường đô thị là một thiên hà. Vào thập niên 1920, một nhà thiên văn tên là Edwin Hubble, người được tôn vinh hàng thập niên sau này bởi việc một chiếc kính thiên văn rất nổi tiếng ngày nay mang tên ông, chỉ ra rằng có những túi sao nằm bên ngoài Ngân Hà. Ông đặt tên cho chúng là những “hòn đảo vũ trụ”. Chúng ta biết chúng là các thiên hà.
Trong hàng nghìn năm trước thời Hubble, loài người đã chiêm ngưỡng dải sáng trắng vắt ngang bầu trời đêm của chúng ta. Từ Hi Lạp gọi “sữa” là galax, đem lại cho chúng ta từ “galaxy” (thiên hà), và người Hi Lạp cổ đại gọi dải sáng trắng trên đầu là “vòng tròn sữa”, hay còn gọi là “con đường sữa” (Milky Way). Ngày nay chúng ta biết rằng Ngân Hà là thiên hà quê hương của chúng ta, và rằng nó gồm hàng tỉ sao riêng rẽ. Dải sáng trắng mà chúng ta nhìn thấy từ hành tinh quê nhà là vùng trung tâm của Ngân Hà. Chúng ta đang bồng bềnh trong một cánh tay của thiên hà quê nhà, cách trung tâm khoảng hai phần ba.
HÒN ĐẢO VŨ TRỤ CỦA CHÚNG TA
Chúng ta sống trong một thiên hà gọi là Ngân Hà. Nhưng nói cho rõ thì điều đó có nghĩa là gì? Mỗi thiên hà chứa hàng tỉ sao, và Ngân Hà của chúng ta không phải ngoại lệ. Nhiều sao trong số này, nếu không nói là đa số, có lẽ có các hệ hành tinh sắp xếp theo kiểu nào đó xung quanh chúng. Vì thế hòn đảo vũ trụ của chúng ta chứa hàng tỉ cư dân sao và hành tinh.
Thế nhưng chưa hết. Ngoài dân cư, một thành phố vũ trụ còn phải có kiến trúc hạ tầng nữa. Cấu trúc này xuất hiện ở dạng khí và bụi, giống như các con đường và phố đi bộ kết nối các địa điểm với nhau. Khi chúng ta nghĩ tới bụi trên Trái Đất, có thể trong đầu chúng ta hiện lên những đám bẩn cáu ghét và lông thú nuôi bám dính bên dưới đồ nội thất. Tuy nhiên, bụi trong Vũ trụ khác với kẻ thù của máy hút bụi trên Trái Đất này. Tên gọi ấy ám chỉ những hạt nhỏ gồm chỉ vài ba phân tử cho đến một phần nhỏ của một inch đến vài inch (hoặc, một phần mười của một phần triệu của một mét). Chất khí của Ngân Hà chủ yếu là hydrogen và helium, cùng với vi lượng các nguyên tố khác. Cả chất khí và bụi đều được tìm thấy với hàm lượng lớn trong Thiên Hà và giúp đem lại hình dạng cho nó. Chúng ta có thể lần theo chất khí và bụi của Ngân Hà bằng cách sử dụng các kính thiên văn khác nhau, bao gồm cả các kính thiên văn dò tìm sóng vô tuyến và phát xạ hồng ngoại.
Cũng thiết yếu trong Ngân Hà là các thành phần không nhìn thấy của nó. Trong một thành phố trên Trái Đất, đây là các đường cống, đường ống, cáp ngầm, và tương tự. Trong một thiên hà, đây là dạng chất liệu gọi là vật chất tối. Các nhà thiên văn gọi chất liệu này với cái tên bí ẩn như thế là có lí do cả: Nó được gọi là là “vật chất tối” bởi vì nó tối.
Trong hàng thế kỉ, các nhà thiên văn đã sử dụng các định luật vật lí cơ bản để đo đạc những thứ họ không thể nhìn thấy. Xét hai vật thể trong không gian cách nhau một khoảng đã biết và đang quay xung quanh nhau. Bạn biết khối lượng của một trong hai vật, song bạn không biết khối lượng của vật kia. Nếu bạn có thể nói được vật có khối lượng chưa biết đang chuyển động nhanh bao nhiêu, thì bạn có thể tính ra khối lượng của nó bằng một vài phương trình đơn giản. (Hãy lên mạng tìm “Các định luật Newton” để tìm hiểu thêm.)
Vắt qua bức ảnh này là một bộ phận của mặt phẳng Ngân Hà, nơi có thể nhìn thấy những đám mây bao la gồm các sao sáng và các đám bụi tối.
Vào thập niên 1960, nhà thiên văn Vera Rubin và nhiều người khác đã cố gắng chơi một trò chơi với các thiên hà. Bà đang quan sát xem các đám mây chuyển động nhanh bao nhiêu xung quanh rìa ngoài của các thiên hà, thì bà gặp một bất ngờ lớn. Khối lượng của các thiên hà lớn gấp năm lần so với khi bà cộng gộp toàn bộ các sao, chất khí, bụi, và mọi thứ khác bạn có thể nhìn thấy qua kính thiên văn.
Abell 1689 là một đám thiên hà ở cách Trái Đất vừa hơn hai tỉ năm ánh sáng. Bạn không thể nhìn thấy vật chất tối, nhưng ở đây một bản đồ phân bố của nó được hình dung dưới dạng một lớp màu lam phía trên các thiên hà bình thường (màu vàng và trắng).
Kể từ đó các nhà thiên văn kết luận rằng có rất nhiều chất liệu chúng ta không thể nhìn thấy, chí ít là với bất kì loại kính thiên văn nào từng được chế tạo cho đến nay, chúng choán đầy các thiên hà và phần còn lại của Vũ trụ. Các nhà thiên văn đi tới tên gọi “vật chất tối” vì nó không phát ra ánh sáng. Tuy nhiên, nó thật sự có tác dụng hấp dẫn, điều đó giải thích cách nó ảnh hưởng đến cách chuyển động của các đám mây trong các thiên hà. Vì thế, các nhà thiên văn biết rằng vật chất tối có mặt ở đó bằng cách nhìn vào tác động của nó lên chất liệu mà chúng ta có thể nhìn thấy qua kính thiên văn.
Có một số ý tưởng khác nhau về bản chất của vật chất tối, và nhiều nhà khoa học đang sốt sắng nghiên cứu vấn đề này, sử dụng các phòng thí nghiệm vật lí hạt trên Trái Đất lẫn các kính thiên văn trên không gian. Tuy nhiên, tóm lại thì bản chất đích thực của vật chất tối vẫn còn bí ẩn y hệt như khi các nhà khoa học lần đầu tiên phát hiện ra nó hồi hàng thập kỉ trước.
LẬP BẢN ĐỒ NGÂN HÀ
Cho đến đây, chúng ta chỉ mới nói sơ về những thành phần cơ bản chứa trong một thiên hà, chúng ta có thể nhìn vào diện mạo Ngân Hà của chúng ta. (Như với trường hợp Mặt Trăng, chúng ta sử dụng chữ viết hoa để làm rõ thiên hà mà chúng ta đang nói tới. Chúng ta dùng “Thiên Hà” ám chỉ Ngân Hà của chúng ta, và dùng “thiên hà” khi chúng ta nói tới bất kì thiên hà nào khác.) Hình dung đại khái thì Ngân Hà có hình dạng giống một cái bánh kếp khổng lồ với một quả mứt mềm ấn qua tâm của nó. Phần lớn các sao trong Ngân Hà, kể cả Mặt Trời của chúng ta, nằm trong đĩa Thiên Hà. Đĩa Ngân Hà trải rộng hơn 100.000 năm ánh sáng. Giống như các vành sao Thổ, đĩa Thiên Hà của chúng ta tương đối rất phẳng – chỉ dày khoảng một nghìn năm ánh sáng. Nói cách khác, đĩa Ngân Hà na ná hình dạng và bề dày của một đĩa hát vinyl hoặc một đĩa compact cỡ khủng.
Thay vì một vòng tròn hoàn hảo, đĩa Ngân Hà nghiêng về hình elip, với một vài cánh tay quét từ vùng trung tâm ra ngoài tựa như vòi bạch tuột. Do hình dạng đặc trưng này, nên chẳng có gì bất ngờ khi các nhà thiên văn phân loại Ngân Hà và các thiên hà khác giống nó là thiên hà xoắn ốc. Trái Đất nằm trên một trong bốn cánh tay xoắn ốc chính của Ngân Hà. Nói cách khác, trong một thành phố trong không gian, chúng ta cư trú ở vùng ngoại ô thiên hà.
Hệ Mặt Trời của chúng ta quay xung quanh Ngân Hà. Hiện nay, chúng ta không thể tự chụp ảnh mình từ bên ngoài Thiên Hà của chúng ta, nhưng các nhà khoa học đã có thể lập bản đồ cái chúng ta sẽ nhìn thấy từ một góc nhìn bên ngoài.
CẨM NANG THÁM HIỂM VŨ TRỤ
Kimberly Arcand và Megan Watzke
Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>
