trò chuyện với nhà vật lý thiên văn trịnh xuân thuận: phần 2 - nxb trẻ

nối tiếp phần 1, phần 2 của cuốn sách trình bày sự phát triển của thiên văn học từ buổi sơ khai đến những lý thuyết hiện đại về vụ nổ lớn, về sự giãn nỡ của vũ trụ và những tri thức cơ bản của ngành vật lý thiên văn một cách sâu sắc và tương đối dễ hiểu. mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
trò chuyện với nhà vật lý thiên văn trịnh xuân thuận: phần 2 - nxb trẻSaunhữngnhậnxétrấtlýthúđóvềthờigianvàkhônggian,xinônghãygiảithíchchochúngtôirõcácôngđãđo75.000nămánhsángmàôngvừanóitớiởtrênnhưthếnào?Đây là vấn đề về chiều sâu của Vũ trụ. Nhàthiên văn chính là người đo đạc Vũ trụ. Để xáclậpđịalýcủaVũtrụ,anhtaphảidùnghếttàitríđể thực hiện các kỹ thuật đo những khoảngcáchrấtkhácnhau.Ta hãy bắt đầu từ khoảng cách tới các hành tinh. Nhữngkhoảng cách này đã được biết với độ chính xác rất cao nhờcáckỹthuậttrắcđạcbằngrađa.Nhờkínhthiênvănvôtuyếnlớn Arecibo (với đường kính tới 300m) ở Porto – Rico, ngườita đã gửi đi các sóng vô tuyến và các sóng này sẽ phản xạtrênbềmặtcủacáchànhtinh.Khoảngcáchtớicáchànhtinhnàysẽnhậnđượcbằngcáchnhânvậntốcánhsángvớinửathờigianđi–vềcủacácsóngvôtuyếnđó.Kỹthuậtnàycũngchophéptalậpđượcbảnđồchitiếtcủacáchànhtinhcũngnhư các mặt trăng của chúng. Thực vậy, nếu sóng vô tuyếnđược phản xạ từ một ngọn núi cao trên hành tinh, thì nó sẽtrởvềnhanhhơn,trongkhiđóthờigianđivàvềcủasóngsẽkéo dài hơn nếu như nó được phản xạ từ một thung lũng.Chính bằng cách này NASA đã nghiên cứu được địa hình núinon,hẻmvựcvàthunglũngtrênMặtTrăngvàsaoHỏavớiđộchínhxáccao.VàNASAđãchọnchỗhạcánhtrênMặtTrăngchomô-đuncontàuvàcácphihànhgiatheocáchnhưvậy.Nhưng kỹ thuật trắc đạc bằng rađa không thể áp dụng rangoài giới hạn hệ Mặt Trời của chúng ta. Sao Diêm Vương,hànhtinhởxaMặtTrờinhất,chỉcáchTráiĐấtcó5,2giờánhsáng, một khoảng cách chưa lấy gì làm xa lắm. So với dảiNgânHà,hệMặtTrờicủachúngtachỉlàmộtconvikhuẩnsovớikhoảngbaolacủaTháiBìnhDương.NhưnglàmthếnàođixahơntheochiềusâucủaVũtrụ?Để đo khoảng cách tới các ngôi sao gần nhất, cỡ dưới 100nămánhsáng,cácnhàthiênvăndùngmộtphươngphápcótên là thị sai, sử dụng chuyển động hàng năm của Trái Đấtquanh Mặt Trời. Người ta quan sát ngôi sao cần đo khoảngcách tại hai thời điểm cách nhau 6 tháng, chẳng hạn vàotháng giêng và tháng 6, khi Trái Đất đã quay được một nửavòngquanhMặtTrời.Khiđóngườitasẽnhậnthấyngôisaogầnsẽdịchchuyểnsovớicácngôisaoởxa.Dịchchuyểnnàykhôngphảidochuyểnđộngthựccủangôisaogầnmàlàdovịtrí của người quan sát đã thay đổi trong quá trình chu ducùngvớiTráiĐất.Hiệntượngnàyhoàntoàntươngtựnhưkhibạn giơ một ngón tay cố định ở trước mắt và lần lượt nhắmmở hai mắt trái và phải. Bạn sẽ thấy ngón tay của bạn xêdịch,mặcdùtaybạnvẫnđượcgiữhoàntoànbấtđộng.Sởdĩnhư vậy là do có một khoảng cách giữa hai mắt bạn. Biếtkhoảng cách giữa hai vị trí của Trái Đất vào tháng giêng vàtháng6(cỡhailầnkhoảngcáchgiữaTráiĐấtvàMặtTrời)vàgócxêdịchcủangôisaogần,tacóthểsuyrakhoảngcáchtừTrái Đất tới ngôi sao đó bằng các phép tính lượng giác đơngiản.Hóara,việcTráiĐấtquayxungquanhMặtTrờicũngthậthữudụng đối với chúng ta! Vậy là bằng cách đó chúng ta có thểbiết được khoảng cách tới các ngôi sao gần. Nhưng ông đãnói rằng phương pháp thị sai không thể áp dụng được chonhữngkhoảngcáchvượtquá100nămánhsáng.VậyđểđạttớiđượcbiêncủadảiNgânHàcácôngphảilàmnhưthếnào?Thựctế,khivượtquá100nămánhsáng,sựxêdịchbiểukiếncủangôisaodochuyểnđộngcủaTráiĐấtlàquánhỏ,nêntakhông thể cảm nhận được. Trong trường hợp này, nhà thiênvănphảidùngcácphươngphápkhác.Cứu tinh của nhà thiên văn là các sao xêpheit, được mệnhdanhlàcácngọnhảiđăngvũtrụ.Nhữngngôisaonàycómộttính chất kỳ lạ: chúng có độ sáng biến thiên một cách tuầnhoàn.Chúngphátsánghếtcỡ,saumộtvàingàyđộsángcủachúng yếu dần, rồi một vài ngày sau độ sáng của chúng lạihồiphụcnhưtrước.Cácnhàthiênvănchorằngsởdĩđộsángcủasaoxêpheitbiếnthiênmộtcáchtuầnhoànnhưvậylàdosựcogiãntuầnhoànbềmặtcủanó.Sựbiếnthiênnàyxảyrakhôngphảimộtcáchngẫunhiênmàtheomộtsơđồrấtchínhxác: khoảng thời gian giữa hai cực đại hoặc hai cực tiểu kếtiếp của độ sáng (được gọi là chu kỳ) liên quan tới độ sángthựccủasaoxêpheit.Saocàngsángthìchukỳcủanócàngdài.Tínhchấtnàyđãmởtoangcánhcửacủabầutrờichocácnhàthiênvăn:chỉcầnxácđịnhđượcchukỳcủasaoxêpheitlàtasuyrađộsángthựccủanó.Kếthợpđộsángthựcvớiđộsángbiểukiếnquansátđượctasẽtínhrakhoảngcách.Cácsaoxêpheitlàcácsaokhásáng,chophéptacóthểquansátđượctớitậnbiêngiớicủ ...