Các nhà thiên văn 'cân' một ngôi sao bằng cách nào?

Trong vũ trụ không có chiếc cân khổng lồ, nhưng các nhà thiên văn vẫn có thể biết một ngôi sao nặng đến đâu.

Một ngôi sao ở cách chúng ta hàng trăm hay hàng nghìn năm ánh sáng rõ ràng không thể được đặt lên bàn cân. Thậm chí, với một ngôi sao đơn độc, việc xác định khối lượng trực tiếp cực kỳ khó. Vậy các nhà thiên văn “cân” nó bằng cách nào?

Ảnh: esahubble

Bí quyết nằm ở trọng lực và chuyển động.

Trường hợp thuận lợi nhất là khi ngôi sao có một “người bạn” - tức một hệ sao đôi. Hai ngôi sao không thực sự đứng yên quanh nhau mà cùng quay quanh một tâm khối lượng chung. Giống như hai người ngồi trên một chiếc bập bênh, ngôi sao càng nặng thì càng gần tâm khối lượng. Quan sát quỹ đạo của chúng vì thế cho phép các nhà thiên văn suy ra khối lượng.

Điều họ cần đặc biệt quan tâm là kích thước quỹ đạo và chu kỳ quay. Theo phiên bản định luật Kepler được Newton phát triển, nếu biết khoảng cách trung bình giữa hai ngôi sao và thời gian chúng hoàn thành một vòng, có thể tính được tổng khối lượng của hệ. Nói cách khác, thay vì đặt ngôi sao lên cân, các nhà thiên văn quan sát xem “chiếc cân vũ trụ” do chính lực hấp dẫn tạo ra hoạt động như thế nào.

Ảnh: slideserve

Nhưng không phải hệ sao đôi nào cũng nhìn thấy rõ bằng kính thiên văn. Một số cặp ở quá xa hoặc quá gần nhau. Khi đó, quang phổ trở thành công cụ đặc biệt hữu ích. Chuyển động của ngôi sao về phía hoặc ra xa Trái Đất làm các vạch quang phổ dịch chuyển do hiệu ứng Doppler. Đo sự thay đổi tuần hoàn này, các nhà thiên văn có thể xác định vận tốc quỹ đạo của ngôi sao.

Một cách khác là quan sát sao đôi che khuất. Khi một ngôi sao đi ngang phía trước ngôi sao kia, độ sáng của hệ giảm xuống. Chu kỳ những lần “tắt sáng” cùng với dữ liệu quang phổ có thể cung cấp thêm thông tin về khối lượng và kích thước của hai ngôi sao.

Ảnh: slideserve

Đặc biệt thú vị, kỹ thuật này từng giúp các nhà thiên văn đo khối lượng của một sao lùn siêu lạnh trong hệ 2MASSW J0746425+2000321. Sau nhiều năm theo dõi quỹ đạo bằng Hubble và các kính thiên văn mặt đất, họ xác định ngôi sao chính có khối lượng khoảng 8,5% Mặt Trời, còn bạn đồng hành là một sao lùn nâu chỉ khoảng 6,6% khối lượng Mặt Trời.

Vì thế, mỗi khi nhìn thấy hai ngôi sao quay quanh nhau, các nhà thiên văn không chỉ thấy một cảnh tượng đẹp trên bầu trời. Họ đang nhìn thấy một chiếc cân tự nhiên khổng lồ - nơi lực hấp dẫn tiết lộ trọng lượng của những thế giới cách chúng ta hàng nghìn tỷ kilomet.

Giống cừu kỳ lạ với bốn sừng cong đối xứng và gần như không có đuôi.

Hỗn thiên nghi- cỗ máy kỳ lạ giúp người xưa 'đo' cả bầu trời

Trước khi kính thiên văn xuất hiện, con người đã chế tạo những cỗ máy kỳ lạ để biến cả bầu trời thành một mô hình có thể quan sát.

Nhìn thoáng qua, hỗn thiên nghi (渾天儀, armillary sphere) giống một quả cầu kim loại bị tháo tung thành những vòng tròn đồng tâm. Nhưng chính cấu trúc tưởng như rối rắm ấy lại là một trong những dụng cụ thiên văn quan trọng nhất của thế giới cổ đại, được sử dụng để xác định vị trí và chuyển động biểu kiến của các thiên thể. Các vòng của nó mô phỏng những đường tròn quan trọng trên thiên cầu như xích đạo trời, hoàng đạo, kinh tuyến và đường chân trời.

Tín hiệu kéo dài chưa đầy 1 giây làm thay đổi thiên văn học vĩnh viễn

Năm 2015, nhân loại lần đầu tiên “nghe” được một vụ va chạm khủng khiếp xảy ra cách Trái Đất hơn một tỷ năm ánh sáng.

Sóng hấp dẫn là những gợn cực kỳ yếu lan truyền trong không-thời gian, được tạo ra bởi những sự kiện vũ trụ dữ dội như hai hố đen hoặc sao neutron hợp nhất. Albert Einstein đã tiên đoán sự tồn tại của chúng từ thuyết tương đối rộng, nhưng trong gần một thế kỷ, con người vẫn chưa có bằng chứng trực tiếp.

Vì sao lịch Qumran 364 ngày không được sử dụng nữa?

Các nhà nghiên cứu cho rằng cộng đồng Qumran thực sự từng sử dụng hệ thống lịch đặc biệt này trong một giai đoạn lịch sử, trước khi từ bỏ nó vì một sai lệch thiên văn ngày càng nghiêm trọng.

Khác với lịch âm dương phổ biến trong đời sống tôn giáo Do Thái thời kỳ Đền thờ Thứ hai, lịch Qumran có đúng 364 ngày, tương đương chính xác 52 tuần.

Mỗi năm đều bắt đầu và kết thúc theo cùng một cấu trúc tuần, vì vậy các lễ hội tôn giáo luôn rơi vào cùng một ngày trong tuần. Với cộng đồng Qumran, đây không đơn thuần là một cách tính thời gian thuận tiện mà còn được xem như biểu hiện của một trật tự thiêng liêng hoàn hảo.

Đọc nhiều nhất

Tin mới