- Trang chủ >>
- Khoa Học Tự Nhiên >>
- Vật lý
Vũ trụ không nhìn thấy (1) doc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (93.47 KB, 5 trang )
Vũ trụ khôngnhìn thấy
(1)
Michael Rowan-Robinson
Khi chúng ta nhìn vào bầu trời đêm trongsáng,chúng ta thấy chỉ một phần
của cáimà vũ trụ chứa trong nó: chủ yếu là các ngôisaotrong thiên hà củachúng
ta phát sáng trongdải bước sóngkhả kiến hẹp từ 390 đến 750 nm.
Các kính thiên văn quanghọcđã mở rộng tầmnhìn đó đến những thiên hà xa
xôi, nhưngchỉ trongthế kỉ quahaychừng khoảngthờigian ấy, khichúngta bắt
đầu quansát một ngưỡng rộngnhữngbước sóngđiện từ khôngnhìn thấy, thìvở
kịchtổng thể của vũ trụ mới được vén mànbí ẩn.
Bứcxạ khôngnhìn thấy đầutiênđược phát hiện ra là nằm trong vùng hồng
ngoại,ở những bướcsóng từ 750nm đến1 mm. Nó đượcphát hiện ra vào năm
1800 khinhà thiên văn học naAnhWilliam Herschelsử dụng một lăngkính để
phân tách ánhsáng mặt trời và nhìn thấy mực thủy ngân của một nhiệt kế đặt
ngoài đầu đỏ của quangphổ bắt đầudânglên.
Thiênvăn họchồng ngoại ra đời vào thập niên 1960. Nó nghiên cứu cácvật
thể trong vũ trụ ở nhữngnhiệt độ từ 10 đến 100 kelvin: các tiểu hành tinh,sao
chổi, bụi giữacác sao,những ngôi saomới chàođời và các thiênhà.
Môitrường giữa các saocủa cặpđôi thiên hà Antenchỉ phát ra phổ hồng
ngoại – nó trôngtối đen tại bướcsóng ánhsángmà mắt chúngta có thể nhìnthấy.
(Ảnh: NASA/ESA/HHT/STSCI/AURA)
Từ bụi đến bụi
Nguồn phát đáng kể nhấtcủa ánh sáng hồng ngoại đi tớitrái đấtlà môi
trường giữa các sao. Hỗn hợp khí vàbụi này trànkhắp không giangiữa cácsao
trong các thiênhà và có nhiệt độ từ 10 đến 50 kelvin.Nó chỉ phát xạ trong vùng
hồng ngoại, và làmlu mờ ánh sángnhìn thấy phát ra từ những ngôi saoở xa, làm
đỏ hóa màu sắc của chúng.
Ảnh chụp trựctiếp đầu tiên củabụi giữacác saoxuất hiện vào năm 1983với
Vệ tinh Thiên văn họcHồng ngoại (IRAS),một chiếckính thiên vănvũ trụ do Mĩ,
Hà Lanvà Anh quốctài trợ.Đó là một thời khắc đángnhớ tronglịch sử thiên văn
học. Việc quan sát bụi giữa các sao cho phép chúngta nhìn thoángqua chu kì trọn
vẹn củacuộc sống và cái chếtcủa ngôi sao, cả sự hình thành củanhữngngôi saovà
hệ hành tinh mới từ bụi – thỉnh thoảng trongnhữngđợtdữ dội như khicác thiên
hà xa xôi va chạm nhau– từ lâu trước khinhững ngôi saonày trở nên khả kiến
trướccác kínhthiênvăn quanghọc. Một thí dụ tiêu biểu là cặp thiên hà đang ló
dạng tên gọilà Anten,cách chúng ta khoảng 45 triệu năm ánh sáng:những vùng
hồng ngoại sáng nhấtcủa chúng làtối đenở những bước sóngnhìn thấy.
Các quansát hồng ngoại còn cho biết những ngôisao đang quađời tốngra
các đám mây bụivà khí, làmđầy thêmmôi trường giữa các sao. Bụi đó chủ yếu là
silicatevà carbonvô định hình – cátvà bồ hóng. Sự sản sinh chất bụi này là thiết
yếu cho sự tồn tại củachúngta: mỗi nguyêntử carbon trongcơ thể chúng ta được
tạo ra tronglõi củamột ngôi sao,nóđược giải phóng rakhingôi saoquađời, và
trôi giạt trongmôitrường giữa các saotrước khi bị hút vào hệ mặt trời của chúng
ta.
Những thế giới khác
Kínhthiên vănvũ trụ hồngngoại chuyêndụng đầu tiên, IRAS,tìm thấy các
đĩa bụi cùng những mảnh vỡ khác xung quanh một số ngôi saosáng, manglại
phươngpháptìm kiếm các hệ hànhtinh.Các khảo sát hồng ngoại kể từ đó đã phát
hiện ranhiều đĩa mảnhvỡ và các hànhtinh đang trong quátrình hình thành.
Các hành tinhngoàihệ mặt trời hình thànhtrọnvẹn nhấtđã được các kính
thiên văn quanghọcphát hiện ra hoặc quasự biến thiên nhỏ của vận tốc ngôisao
khi hànhtinhquay xungquanhnó,hoặc sự giảm đi rấtít độ sáng của ngôi sao khi
hành tinhđi quaphíatrước ngôi sao. Các thiết bị hồng ngoại, như Kínhthiên văn
vũ trụ Spitzer,có vai trò bổ sungquan trọng. Chúngtìmkiếm “Mộc tinhnóng”,
những hànhtinh nặng quỹ đạo gần, khi chúng đi qua phía trướcngôi saochủ.
Một thiết bị hồng ngoại trên Kínhthiên văn Rất Lớncủa Đàithiên vănNam
châu Âu là thiết bị đầu tiêncung cấp mộtảnh chụp trựctiếp củamột hành tinh
ngoài hệ mặt trời. Vật thể này, đangquay xungquanh một ngôi sao lùnnâu,nặng
hơnMộc tinh đến nămlần.
Các nguồn gốc thiên hà
Vì các quan sát hồng ngoại do thám các ngôi saokhi chúng hìnhthành và qua
đời, nênchúngta cóthể sử dụng để nhìn ngược về thời gian, tìm hiểu xemcácngôi
sao và thiên hàđã hình thành như thế nào trong lịch sử vũ trụ gần như xa đến tận
thời Big Bang.
Khi Tàu khảo sát Bứcxạ nền Vũ trụ (COBE) củaNASA, sứ mệnhvũ trụ phóng
lên quỹ đạovào năm1999,đo được toànbộ bức xạ nền ở các bước sóng milimet
và dưới milimet,nó tìm thấy một sự đóng góp mạnh mẽ từ những thiên hà ở xa.
Hóa rahơn một nửanăng lượng phát ra bởinhữngngôi sao xaxôi ở các bướcsóng
quanghọc và tử ngoại bị hấp thụ bởi bụi giữa các sao vàphát xạ trở lại trong vùng
hồng ngoại trướckhinó đi tới chúngta, mang lại cơ sở hồng ngoại chokiến thức
vũ trụ của chúng ta.
Bứcxạ hồng ngoại còn quan trọngtrongviệc tìm hiểu xem các thiên hàđầu
tiên nhất đã phát sinhnhư thế nào. Vũ trụ hiện đang giãn nở, nghĩa làđa số các
thiên hàđanglùi ra xachúngta vàbức xạ mà chúngphátra chịu sự dịch chuyển
Dopplersang nhữngbước sóng dài hơn. “Sự lệch đỏ” nàycó nghĩa là ánhsáng khả
kiếnphát ra từ các thiên hà xa xôi nhấtđã biết, phát ra trongnhững tỉ năm đầu
tiên sau BigBang, bị kéo giãn sangnhững bước sóng hồngngoại khinó đi tới chỗ
chúng ta.
Thiết bị sao: Herschel
Đa số bước sóng hồng ngoại bị hấp thụ bởi nước và carbondioxide trong khí
quyển, với chỉ một vài “cửa sổ” phổ hồngngoạihẹp đi tới đượcmặt đất. Do đó, các
kính thiên vănhồng ngoại phải được lắp đặt trên đỉnh núi, hoặc tốt hơn là trong
khônggian.
Nhà vô địch hiện nay trong vương quốc hồngngoại là kínhthiênvăn
Herschelcủa Cơ quan Vũ trụ châu Âu, nó bắt đầuhoạt độngvào năm 2009.Nó là
chiếc kính thiên vănlớn nhất từng được đưa lên quỹ đạo, và nómang theomột
quangphổ kế cùng haicamerabaoquát các bướcsóng từ 70 đến 500 micromet.
Toàn bộ thiết bị nàyphải đượclàmlạnhxuống nhiệtđộ gần không độ tuyệtđối để
ngăn sự phát xạ hồng ngoạiriêng của kínhảnh hưởng đếncác phép đo.
Trongkhi dữ liệu màkính Herschelthu thập đangtrongquá trìnhphân tích,
thì chiếc kínhthiên văn này vẫn tiếp tục cungcấp một số hình ảnhngoạn mụccủa
các đám mây bụidạngsợi mảnh giữa cácsao trongđó các ngôi saocó thể đang
hình thành, cũng như ảnh của các thiên hàvới những lượng lớn bất ngờ của khí
bụi rất lạnh mà những nghiên cứu trước đây đã bỏ qua.
