Đây là chương trình Hubblecast!
Với tin tức và hình ảnh từ NASA/ESA Hubble Space Telescope
Cùng du hành xuyên qua thời gian và không gian với Tiến sĩ J, hay Tiến sĩ Joe Liske. Tập 23_5: Thấy những thứ vô hình.
Khi bạn nghe một bản nhạc yêu thích, đôi tai nhận được một dải tần số rộng,
từ những tiếng trầm nhất của đàn bass cho tới những dao động cao nhất.
Giờ hãy tưởng tượng đôi tai của bạn chỉ nhạy cảm với một dải tần số rất hạn chế.
Bạn sẽ bỏ lỡ hầu hết những thứ thú vị!
Về cơ bản đó là những trường hợp mà các nhà thiên văn học gặp phải.
Mắt chúng ta chỉ nhạy cảm với một đải tần số ánh sáng rất hẹp:
Ánh sáng nhìn thấy được.
Nhưng chúng ta hoàn toàn không nhìn thấy được những dạng khác của bức xạ điện từ.
Tuy nhiên, có nhiều thiên thể trong Vũ Trụ phát ra bức xạ ở những dạng khác trong phổ điện từ.
Ví dụ, vào thập niên 1930 người ta vô tình phát hiện ra rằng
có những luồng sóng vô tuyến đến từ những vùng sâu của không gian.
Một trong số những luồng sóng này có cùng tần số với đài radio ưa thích của bạn.
nhưng chúng yếu hơn và tất nhiên là không có gì để nghe cả.
Để "bắt" được đài radio của Vũ Trụ, bạn cần một dạng máy thu:
một kính thiên văn vô tuyến.
Chỉ thu những bước sóng dài nhất, một kính thiên văn vô tuyến chỉ là một cái đĩa.
Giống như gương chính của kính thiên văn quang học.
Nhưng vì sóng vô tuyến có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy được rất nhiều,
bề mặt của chiếc đĩa không cần phải nhẵn như bề mặt của một tấm gương.
Và đó là lí do tại sao xây dựng một chiếc kính thiên văn vô tuyến cỡ lớn
lại dễ dàng hơn so với việc xây dứng một chiếc kính thiên văn quang học lớn.
Với lại, sóng vô tuyến thực hiện giao thoa lại dễ hơn nhiều.
Ta có thể tăng độ chi tiết có thể thấy được bằng cách kết hợp ánh sáng từ hai kính thiên văn riêng biệt,
trông như chúng là một chiếc đĩa đơn, khổng lồ.
Ví dụ là Hệ thống Kính Thiên văn Vô tuyến Rất Lớn (Very Large Array) tại New Mexico,
gồm 27 ăng-ten độc lập, mỗi cái có đường kính 25m.
Mỗi ăng-ten có thể được di chuyển riêng lẻ,
và khi kết hợp lại, ta có một hệ thống kính thiên văn vô tuyến ảo có đường kính 36km.
Vậy Vũ Trụ trông như thế nào trong bước sóng vô tuyến?
Để bắt đầu, Mặt Trời của chúng ta tỏa sáng rất mạnh trong bước sóng radio.
Ở trung tâm Dải Ngân Hà cũng vậy.
Nhưng còn nữa.
Các sao xung là những sao chết đậm đặc chỉ phát ra sóng radio với những chùm tia rất hẹp.
Hơn nữa, chúng xoay với tốc độ lên đến vài trăm vòng mỗi giây.
Do đó, một sao xung trông như một ngọn hải đăng radio quay.
Và những gì ta có thể thấy từ chúng là một chuỗi rất nhanh và đều của các xung radio rất ngắn.
Như tên gọi của chúng.
Nguồn sóng vô tuyến với tên gọi Cassiopeia A thực tế là tàn dư của một vụ nổ supernova xảy ra vào thế kỉ 17.
Centaurus A, Cygnus A và Virgo A đều là những thiên hà khổng lồ phát ra một lượng lớn sóng vô tuyến.
Mỗi thiên hà được cung cấp năng lượng bởi một lỗ đen siêu khối lượng ở trung tâm.
Một số thiên hà vô tuyến này và những quasar mạnh đến mức
tín hiệu của chúng vẫn có thể được phát hiện từ một nơi cách chúng ta 10 tỉ năm ánh sáng.
Và sau đó là những tiếng rì rào từ bước sóng vô tuyến nhỏ, tương đối ngắn tràn ngập trong Vũ Trụ.
Được biết đến là bức xạ phông vi sóng Vũ Trụ, là dư âm từ sự kiện Big Bang.
Bức xạ muộn từ những khởi đầu nóng rực của Vũ Trụ.
Mỗi phần của quang phổ có ý nghĩa của riêng mình.
Ở bước sóng mi-li-met và dưới mi-li-met,
các nhà thiên văn học nghiên cứu sự hình thành của những thiên hà trong thời kì đầu của Vũ Trụ,
và nguồn gốc của những ngôi sao và hành tinh trong thiên hà của chúng ta.
Phần lớn bức xạ này bị chặn lại bởi hơi nước trong khí quyển
Để quan sát, bạn cần đến một nơi cao và khô.
Đến một nơi như Llano de Chajnantor (Chile).
Cách mực nước biển 5km,
vùng cao nguyên không tưởng này nằm ở phía bắc Chile là công trường xây dựng dự án ALMA:
Hệ thống Đo đạc Lớn phổ Mi-li-met Atacama
Khi được hoàn thành vào năm 2014, ALMA là dự án thiên văn học lớn nhất từng được xây dựng.
64 ăng-ten, mỗi cái nặng 100 tấn, hoạt động cùng nhau.
Những cỗ xe tải khổng lồ trải chúng trên một khu vực rộng lớn như thủ đô London
nhằm tăng chất lượng hình ảnh,
hoặc mang chúng đến gần để có tầm nhìn rộng hơn.
Mỗi dịch chuyển được thực hiện với độ chính xác đến từng mi-li-met.
Nhiều thiên thể trong Vũ Trụ cũng tỏa sáng trong ánh sáng hồng ngoại.
Được phát hiện bởi William Herschel, bức xạ hồng ngoại thường được gọi là "bức xạ nhiệt"
bởi vì chúng được phát ra từ những vật tương đối ấm, kể cả con người.
Có thể bạn quen với bức xạ hồng ngoại hơn bạn nghĩ.
Vì trên Trái Đất, loại bức xạ này hay được dùng cho kính quan sát ban đêm và cả trong máy ảnh.
Nhưng để dò được ánh sáng hồng ngoại yếu từ những thiên thể ở xa.
Các nhà thiên văn cần những bộ máy dò rất nhạy được làm lạnh ở một vài độ trên độ không tuyệt đối.
Để khử bức xạ nhiệt của chính chúng.
Ngày nay, phần lớn kính thiên văn quang học lớn đều được trang bị máy ảnh hồng ngoại.
Cho phép bạn nhìn xuyên qua những đám mây bụi vũ trụ,
thấy những ngôi sao mới hình thành bên trong, mà ta không thể thấy bằng kính thiên văn quang học.
Ví dụ, hình ảnh quang học của vườn ươm sao nổi tiếng, Tinh vân Orion
Nhưng hãy nhìn xem chúng khác nhau như thể nào khi chụp bằng máy ảnh hồng ngoại!
Quan sát bằng ánh sáng hồng ngoại rất có ích khi nghiên cứu những thiên hà xa xôi nhất trong Vũ Trụ.
Những ngôi sao mới chào đời trong một thiên hà trẻ cũng tỏa sáng trong ánh sáng cực tím.
Khi đó ánh sáng cực tím di chuyển trong hàng tỉ năm ánh sáng khắp Vũ Trụ đang giãn nở.
Sự giãn nở kéo dài sóng ánh sáng vì vậy khi chúng ta nhận được chúng
chúng được dịch chuyển thành hồng ngoại-gần.
Thiết bị đặc sắc này là Kính thiên văn MAGIC tại đảo La Palma.
MAGIC tìm kiếm những tia gamma của vũ trụ trên bầu trời,
dạng bức xạ chức nhiều năng lượng nhất trong tự nhiên.
May thay, các tia gamma chết người được chặn lại bởi bầu khí quyển Trái Đất.
Nhưng chúng vẫn để lại dấu vết để các nhà thiên văn nghiên cứu.
Sau khi va vào bầu khí quyển, chúng tạo ra dòng các hạt năng lượng.
Các hạt này, dần, tạo nên ánh sáng yếu mà MAGIC có thể thấy.
Và đây là Đài thiên văn Pierre Auger ở Argentina.
Trông chẳng giống một chiếc kính thiên văn tí nào.
Pierre Auger gồm 1600 máy dò, trải dài trên một khu vực có diện tích 3000 km vuông.
Chúng bắt những hạt rơi từ những tia vũ trụ từ những vụ nổ supernova và lỗ đen.
Và cả những máy dò neutrino, được xây dựng ở các hầm mỏ sâu dưới đại dương,
hoặc trong lớp băng ở Nam Cực.
Chúng có được gọi là kính thiên văn không?
Sao lại không chứ?
Rốt cuộc, chúng quan sát Vũ Trụ, ngay cả khi chúng không nắm dữ liệu từ phổ điện từ.
Neutrino là các hạt rất khó bắt gặp tạo ra từ Mặt Trời và các vụ nổ supernova.
Chúng cũng được tạo ra từ sự kiện Big Bang.
Không như các hạt cơ bản khác,
neutrino có thể xuyên qua vật chất thông thường, đi với tốc độ gần tốc độ ánh sáng và không mang điện.
Mặc dù rất khó để nghiên cứu các hạt này, nhưng chúng tồn tại với số lượng lớn.
Mỗi giây có hơn 50 nghìn tỉ electron neutrino từ Mặt Trời đi xuyên qua bạn.
Cuối cùng, các nhà thiên văn và những nhà vật lí đã cùng tham gia xây dựng những máy dò sóng hấp dẫn.
Những "kính thiên văn" này không quan sát bức xạ hay bắt lấy các hạt.
Thay vào đó, chúng đo các gợn sóng rất nhỏ trong cấu trúc không-thời gian
một khái niệm được dự đoán bởi thuyết tương đối của Albert Einstein.
Với nhiều thiết bị tuyệt hảo, các nhà thiên văn học đã có thể nghiên cứu ở khắp bức xạ điện từ,
và thậm chí còn tiến xa hơn nữa.
Nhưng một số quan sát lại không thể thực hiện ở mặt đất.
Câu trả lời?
Kính thiên văn không gian.
Hubblecast được sản xuất bởi ESA/Hubble tại Tổ chức Nghiên cứu thiên văn châu Âu tại Nam Bán cầu (Đức).
Nhiệm vụ Hubble là dự án hợp tác quốc tế giữa NASA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu