Cẩm nang thám hiểm vũ trụ (Phần 32)

TÂM THIÊN HÀ

Nếu chúng ta tiến về phía tâm Ngân Hà, thì đĩa thiên hà phồng lên thành một hình phỏng cầu tại đó có hàng triệu ngôi sao. Ngự tại trung tâm Thiên Hà của chúng ta là một lỗ đen khổng lồ mà các nhà thiên văn gọi là Sagittarius A*, hay viết tắt là Sgr A* (đọc là “saj A-sao). Con quái vật này nặng chừng bốn triệu lần khối lượng Mặt Trời.

Các nhà khoa học cho rằng đa số thiên hà đều có một lỗ đen khổng lồ tại tâm của nó. Tuy nhiên, Sgr A* là trường hợp đặc biệt vì nó thuộc về Thiên Hà quê hương của chúng ta. Do bởi nó ở gần chúng ta như thế, nên chúng ta có thể nghiên cứu nó dễ dàng hơn và chi tiết hơn bất kì lỗ đen nào giống như nó.

Chẳng dễ dàng gì thu nhặt được nhiều thông tin về Sgr A* và vùng láng giềng của nó tại trung tâm Thiên Hà của chúng ta. Phần lớn ánh sáng phát ra từ nó mà các kính thiên văn quang học có thể phát hiện – đó là tất cả những gì loài người chúng ta có được mãi cho đến một vài thập niên trước đây – đều bị hấp thụ bởi chất khí và bụi trong đĩa Ngân Hà. Chúng ta phải nhìn xuyên qua 26.000 năm ánh sáng chất khí và bụi ấy để thấy ánh sáng đến từ trung tâm sầm uất của Ngân Hà. Nếu chúng ta chỉ có thể dùng mắt hay thậm chí dùng các kính thiên văn quang học cực mạnh, thì chúng ta sẽ không thể nhìn thấy gì nhiều cả.

Hiểu biết của chúng ta về vùng trung tâm Thiên Hà được cải thiện nhiều một khi chúng ta phát triển các kính thiên văn có thể phát hiện những loại ánh sáng khác và nhìn xuyên qua chất khí và bụi thiên hà. Chẳng hạn, các sóng vô tuyến có bước sóng dài nên chúng không bị chặn bởi chất khí và bụi của Ngân Hà. Tương tự, các tia X mang năng lượng cao nên chúng cũng đi xuyên qua phần lớn chất khí và bụi. Mãi đến thập niên 1930 thì kính thiên văn vô tuyến mới được phát triển. Các nhà khoa học phải chờ cho đến Kỉ nguyên Không gian hồi thập niên 1960, khi họ bắt đầu có thể phóng các thiết bị và detector nhạy với tia X và các loại bức xạ năng lượng cao khác lên phía trên khí quyển của Trái Đất.

Sử dụng các kính thiên văn vô tuyến và tia X, cùng với các nguồn thông tin khác, các nhà thiên văn đã có thể quan sát lỗ đen khổng lồ đang làm gì tại tâm Thiên Hà của chúng ta. Và lỗ đen của Ngân Hà chúng ta chiếm giữ cái gì? Nói chung, có vẻ như nó nằm yên. Như sẽ thấy trong chương tiếp theo, một số lỗ đen đang tiêu hóa vật liệu rất nhiệt thành (chúng ta có thể biết như vậy nhờ lượng ánh sáng phát ra xung quanh chúng). Tuy nhiên, lỗ đen của chúng ta lại chẳng có nhiều thứ để ăn, ngoại trừ thi thoảng có một vài miếng snack nho nhỏ. (Với từ nhỏ, chúng tôi muốn nói thứ gì đó kích cỡ bằng một hành tinh hay thậm chí một sao chổi.) Điều đó không có nghĩa là nó chẳng đáng để quan sát. Trái lại, các nhà khoa học đã có thể học được rất nhiều về các lỗ đen chỉ bởi việc quan sát xem một lỗ đen nhu mì như Sgr A* đang làm gì – và không làm gì.

Thay vì là một kẻ chuyên hủy diệt, lỗ đen tại tâm Ngân Hà và trong các thiên hà khác có lẽ cứ việc lớn lên và thuần dưỡng. Nói cách khác, có thể xem lỗ đen của Ngân Hà là một trung tâm công nghiệp sầm uất. Nó nuốt lấy một số láng giềng, nhưng nó cũng xứng đáng được vinh danh vì một số bước tiến tích cực và quan trọng trong vùng. Không những các lỗ đen nuốt lấy vật chất, mà chúng còn phóng thích năng lượng dưới dạng các luồng tia sinh ra trong cái đĩa vây xung quanh lỗ đen. Năng lượng phát ra này giúp kích hoạt sự hình thành sao, điều hòa tốc độ hình thành thiên hà, và đóng góp cho sự tiến hóa của thiên hà bằng những cách hữu ích khác.

Thiên hà

Bản đồ này cho thấy toàn cảnh bầu trời trong vùng ánh sáng hồng ngoại. Được lập bởi vị trí của gần 100 triệu sao, nổi bật nhất là chỗ phình dày đặc sao xung quanh đĩa Ngân Hà của chúng ta. Vắt qua mặt phẳng là các đám mây bụi và chất khí tối.

Lỗ đen

Hình minh họa một lỗ đen cấp-sao ra đời từ sự co sụp của một sao khối lượng lớn. Lỗ đen hút vật chất từ một sao đồng hành màu xanh, khối lượng lớn về phía nó. Vật chất bị hút này tạo thành một cái đĩa (thể hiện bằng màu đỏ và cam) quay xung quanh lỗ đen trước khi rơi vào trong nó hoặc bị lỗ đen bắn vọt trở ra dưới dạng các luồng tia cực mạnh.

Ngoài lỗ đen đồ sộ của nó, thủ phủ của Ngân Hà – Trung tâm Thiên Hà – còn chứa nhiều đích đến hấp dẫn khác. Trước tiên, có nhiều lỗ đen nhỏ nằm rải rác khắp vùng, chúng ta sẽ nói về chúng ở Chương 5. Đây là những “tiểu” lỗ đen, hay lỗ đen cấp sao, hình thành từ sự co sụp của các sao khổng lồ, và chúng ta có thể nhìn thấy chúng nếu chúng đang quay xung quanh một ngôi sao bình thường (giống Mặt Trời). Còn có lõi của các sao chết (cái gọi là sao neutron), mảnh vụn từ các sao nổ (tàn dư siêu tân tinh), và những cấu trúc khổng lồ gồm chất khí và bụi có thể đang bên đà bị hút về phía lỗ đen quái thú ở trung tâm.

HỆ MẶT TRỜI CỦA CHÚNG TA ĐANG CHUYỂN ĐỘNG

Mọi thứ trong Thiên Hà của chúng ta đang quay chậm rãi xung quanh tâm của nó – và trong số này có Hệ Mặt Trời của chúng ta. Sẽ mất khoảng 230 triệu năm để chúng ta hoàn tất một vòng quay xung quanh Ngân Hà. Trong khi đó, Hệ Mặt Trời của chúng ta đang tâng lên tâng xuống nhè nhẹ so với mặt phẳng Thiên Hà. Hiện nay chúng ta đang tiến về phía ngoài mặt phẳng Thiên Hà, nhưng lực hấp dẫn của đĩa thiên hà cuối cùng sẽ hút chúng ta trở lại đĩa và đi xuyên vào nó. Chu trình sẽ lặp lại nhiều lần trong hàng tỉ năm.

Ngân Hà của chúng ta