Không chỉ có ánh sáng, sứ giả bí ẩn đang tiết lộ bí mật vũ trụ

Không chỉ quan sát ánh sáng từ các vì sao, con người giờ đây còn lắng nghe sóng hấp dẫn và truy tìm những hạt gần như vô hình.

Trong hàng nghìn năm, ánh sáng là nguồn thông tin chủ yếu giúp con người khám phá vũ trụ. Từ những kính thiên văn quang học đầu tiên đến các đài quan sát tia X, tia gamma và sóng vô tuyến, mỗi bước tiến đều mở ra một cánh cửa mới. Nhưng vũ trụ còn gửi đến Trái Đất những tín hiệu khác mà mắt thường không thể nhìn thấy. Đó là lý do thiên văn học đa sứ giả (multimessenger astronomy) ra đời, mở rộng cách con người tìm hiểu những hiện tượng dữ dội nhất trong không gian.

Ảnh: bostonglobe

Các nhà khoa học thường nói đến bốn loại “sứ giả” chính. Thứ nhất là bức xạ điện từ, bao gồm ánh sáng nhìn thấy, sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, tia X và tia gamma. Thứ hai là sóng hấp dẫn, những gợn sóng trong cấu trúc không - thời gian do các sự kiện cực mạnh tạo ra. Hai loại còn lại là neutrino, những hạt hạ nguyên tử rất khó phát hiện và tia vũ trụ, gồm các hạt năng lượng cao bay xuyên không gian.

Mỗi sứ giả mang một loại thông tin riêng. Ánh sáng cho biết nguồn phát nóng đến mức nào và thành phần vật chất của nó ra sao. Sóng hấp dẫn giúp các nhà thiên văn nghiên cứu chuyển động của những vật thể cực đặc như sao neutron và hố đen. Neutrino có thể thoát khỏi những vùng vật chất dày đặc mà ánh sáng khó xuyên qua, trong khi tia vũ trụ hé lộ những quá trình gia tốc hạt đầy năng lượng. Khi kết hợp các dữ liệu này, giới khoa học có thể hiểu một hiện tượng toàn diện hơn nhiều so với việc chỉ quan sát ánh sáng.

Ảnh: webific.ific.uv

Một cột mốc đáng nhớ diễn ra ngày 17/8/2017. Các máy dò LIGO và Virgo phát hiện sóng hấp dẫn từ vụ sáp nhập của hai sao neutron, những thiên thể có mật độ vật chất cực lớn. Chưa đầy hai giây sau, kính thiên văn không gian Fermi ghi nhận một vụ bùng phát tia gamma. Tiếp đó, hàng chục đài quan sát trên mặt đất và trong không gian hướng về cùng một khu vực để theo dõi ánh sáng phát ra từ sự kiện mang tên GW170817. Đây là lần đầu tiên con người quan sát một vụ sáp nhập sao neutron bằng cả sóng hấp dẫn lẫn bức xạ điện từ.

Sự kiện này không chỉ xác nhận những dự đoán quan trọng của vật lý thiên văn mà còn giúp giải đáp một câu hỏi lâu đời: các nguyên tố nặng như vàng và bạch kim hình thành ở đâu? Vật chất giàu neutron phóng ra trong vụ sáp nhập sao neutron có thể tạo nên các nguyên tố này thông qua quá trình bắt neutron nhanh. Quan sát GW170817 cung cấp bằng chứng quan trọng cho vai trò của những vụ va chạm như vậy trong việc tạo ra các nguyên tố nặng của vũ trụ.

Ảnh: mpifr-bonn.mpg

Một bước tiến khác xuất hiện vào năm 2017, khi đài quan sát IceCube ở Nam Cực phát hiện một neutrino năng lượng cao có liên hệ với thiên hà hoạt động TXS 0506+056. Kết hợp dữ liệu neutrino với quan sát tia gamma, các nhà khoa học xác định blazar — một loại nhân thiên hà hoạt động có tia vật chất phóng ra gần hướng Trái Đất — là một nguồn tiềm năng của những hạt năng lượng cao này. Phát hiện cho thấy các “sứ giả” khác nhau có thể cùng giúp giải mã những cỗ máy vũ trụ cực mạnh.

Thiên văn học đa sứ giả vẫn đang phát triển, đòi hỏi các đài quan sát trên khắp thế giới phối hợp gần như đồng thời. Mỗi tín hiệu có thể chỉ xuất hiện trong thời gian ngắn, nhưng việc kết hợp chúng giúp các nhà khoa học xác định nguồn phát, kiểm tra những lý thuyết vật lý và tìm hiểu các hiện tượng cực đoan nhất vũ trụ.

Từ những gợn sóng không-thời gian đến các hạt gần như xuyên qua mọi vật chất, vũ trụ đang cung cấp nhiều cách để con người khám phá nó. Có lẽ điều thú vị nhất của thiên văn học đa sứ giả là chúng ta không chỉ nhìn lên bầu trời nữa: chúng ta đang học cách lắng nghe vũ trụ bằng nhiều giác quan khoa học khác nhau.

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

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?

Mặt nạ vàng khổng lồ và bí mật về vị thần của người Lambayeque cổ đại

Khoảng một thiên niên kỷ trước, nghệ nhân nền văn minh Lambayeque cổ đại đã biến những tấm kim loại mỏng thành gương mặt quyền lực của thế giới bên kia.

Ở vùng duyên hải phía bắc Peru, nền văn hóa Lambayeque, còn gọi là Sicán, từng phát triển mạnh khoảng thế kỷ IX–XIV. Trong số những di sản nổi bật nhất của họ là những chiếc mặt nạ tang lễ bằng vàng, với gương mặt bí ẩn, đôi mắt hình hạnh nhân kéo dài và những đường nét gần như siêu nhiên. Một trong những chiếc mặt nạ nổi tiếng hiện được lưu giữ tại The Metropolitan Museum of Art có niên đại khoảng 900–1100, tức đã hơn 900 năm tuổi.

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.

Đọc nhiều nhất

Tin mới