Quan sát sóng hấp dẫn và giả kim thiên văn học
Nếu bạn đang đeo một món trang sức bằng vàng, hãy ngắm nó thật kỹ và xem xét điều này: rất có thể bạn đang đeo một mảnh thiên thạch của một vụ nổ sao, một vụ nổ kinh hoàng đến nỗi nó làm chấn động toàn vũ trụ. Đó là kết luận từ thông báo về tín hiệu sóng hấp dẫn GW170817 vào 17/08/2017
Đây cũng chính là thông điệp cho thấy chúng ta có mối liên hệ mật thiết với vũ trụ quanh mình. Thực chất, thiên văn học không phải là về những hiện thực xa xôi, trừu tượng mà ngược lại nó cho chúng ta biết về nguồn gốc loài nguời và nguồn gốc của những gì chúng ta trân trọng.
Đối với thiên văn học, nguồn gốc tạo ra vàng là một bí ẩn trong nhiều thập kỉ. Người ta chỉ nhận ra vào những năm 1920 rằng những ngôi sao tỏa sáng là do chúng tổng hợp chất hóa học này thành chất hóa học khác bởi phản ứng nhiệt hạch. Điều này đồng nghĩa với việc, mỗi ngôi sao là một nhà máy hoá chất, một nhà máy tạo ra hầu hết các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, tuy nhiên, những chi tiết cụ thể về quá trình này vẫn chưa hoàn toàn được hiểu rõ.
Minh họa về sự va chạm của hai sao neutron. Nguồn: R HURT/CALTECH-JPL/EPA
Những nhà thiên văn học đã chứng minh rằng những nguyên tố giản đơn nhất – hydro và heli – được tạo ra trong giai đoạn sơ khởi của Vũ trụ từ vụ nổ Big Bang. Những nguyên tố tự nhiên khác được hình thành trong quá trình chết, bùng nổ hay va chạm của các ngôi sao.
Tuyên bố vào ngày 17/08/2017 khẳng định một nghiên cứu từ năm 2013 rằng một tỉ lệ lớn vàng và các nguyên tố nặng khác có thể được sinh ra từ sự va chạm của hai thiên thể siêu đặc được biết đến với tên gọi là sao neutron. Kết quả của vụ nổ này được gọi là kilonova.
Sao neutron là lõi của một sao không lồ, sau khi sao này bùng nổ từ trước đó rất lâu. Hai ngôi sao trong vụ va chạm này ban đầu cách nhau khoảng 200 dặm, chuyển động xoáy ốc vào nhau nhanh đến nỗi chúng va chạm vào nhau chỉ sau 100 giây. Nằm cách xa Trái Đất khoảng 130 triệu năm ánh sáng, mỗi ngôi sao neutron này có đường kính khoảng 19 km và nặng gấp nửa triệu lần Trái Đất .
Video về sự va chạm của hai sao neutron
Sóng hấp dẫn đã được phát ra ở những thời khắc cuối cùng trong chuyển động xoáy ốc cũng nhưtrong quá trình va chạm . Sóng hấp dẫn phát ra được phát hiện vào lúc 1:41 chiều (giờ Anh) vào ngày 17/8 bởi hai hệ ghi đo giống hệt nhau tại Mỹ (bang Washington và Loisiana) và một hệ thứ ba tại Pisa, Ý. Sự kiện này thu hút sự chú ý của nhiều nhà thiên văn học khác, kích thích họ hướng kính thiên văn của mình tới vị trí của vụ va chạm tìm kiếm phát xạphát ra ở những bước sóng truyền thống.
Vào thời điểm lần đầu tiên phát hiện ra sóng hấp dẫntháng 2 năm 2016, đã có người nói rằng sóng hấp dẫn là một giác quan mới của các nhà thiên văn học. Là những gợn sóng trong không gian, sóng hấp dẫn có thể được coi như tương đồng vũ trụ của âm thanh. Phát hiện này giống như sự đi lên từ phim câm sang phim có tiếng. Điều đó đang trở thành sự thật vì cùng lúc sóng hấp dẫn được phát hiện, đài thiên văn Fermi của NASA đã thuđược một tín hiệu bùng nổ tia gamma ngắn.
Những bùng nổ tia gama chớp nhoáng đã được biết đến từ nhiều năm nay. Phân tích cho rằng đó là kết quả của va chạm giữa hai sao neutron nhưng những bằng chứng xác thực vẫn lẩn trốn những nhà thiên văn học. Cho đến tận ngày hôm nay.
Tín hiệu sóng hấp dẫn [lần này] đã cho thấy một cách rõ ràng rằng chúng là những sao neutron, chứ không phải là họ hàng của chúng, những lỗ đen. Những quan sát tiếp sau đó được thực hiện bởi những kính thiên văn trên mặt đất đã ghi lại những ánh chớp từ vụ nổ và đem đến cho những nhà thiên văn học dấu hiệu hóa học của những nguyên tử trong những mảnh vỡ từ vụ nổ, trong đó chứa một lượng lớn vàng.
Sự kết hợp của sóng hấp dẫn và những quan sát truyền thống sẽ là khởi đầu cho hàng loạt những sự kiện thiên văn trong tương lai. Phối hợp quan sát sẽ trở thành ”quy chế” giữa những nhà thiên văn học. Và khi họ làm như vậy, hi vọng sẽ có nhiều kì quan và nhiều liên hệ giữa chúng ta và vũ trụ rộng lớn sẽ được tìm thấy.
Hảo Linh dịch từ The Guardian
Phạm Ngọc Điệp hiệu đính
