Những nghệ sĩ của bầu trời
200 năm trước khi nghệ sĩ guitare kiêm nhạc sĩ Brian May của ban nhạc Queen trở thành một nhà vật lý thiên văn, nước Anh đã chứng kiến hai nghệ sĩ khác đặt nhạc cụ của mình xuống để dõi theo các kính viễn vọng và khám phá ra những sao chổi, thiên hà, thậm chí cả một hành tinh.
Anh trai và em gái, William và Caroline Herschel, đã được nhắc đến trong lịch sử thiên văn học nước Anh và cả thế giới, sau khi tạm dừng sự nghiệp âm nhạc đầy hứa hẹn của mình lại. Dù lịch sử trên thực tế đã mất mát đi một chút về mặt âm nhạc nhưng nó lại được bổ sung thêm về mặt khoa học. Cho đến khi anh em nhà Herschel xuất hiện, những người yêu thiên văn và thích ngắm bầu trời vẫn còn gặp phải nhiều giới hạn khi quan sát mặt trời, mặt trăng và các hành tinh bằng mắt thường. Với những kính viễn vọng được cải tiến bởi tài thiết kế của William, họ đã lập nên những đài quan sát mang tính hệ thống đầu tiên, có thể thấy các ngôi sao và các tinh vân nằm ngoài hệ mặt trời, qua đó tạo tiền đề cho ngành thiên văn học hiện đại.
Cặp anh em tài năng
Tương lai trở thành nhà thiên văn học của hai anh em khác xa với truyền thống có phần khiêm tốn của gia đình Herschel ở Hanover, Đức. Isaac, cha họ chơi kèn oboe trong dàn nhạc quân đội của thành phố, cũng có phần khác với vị trí của người cha của ông là một người thợ làm vườn. Ông muốn chú trọng vào việc giáo dục âm nhạc cho 10 đứa con của mình với hy vọng đem lại cho chúng sự thăng tiến xã hội. William, lớn hơn Caroline 12 tuổi, học chơi kèn oboe, đàn violin, và organ, bước tiếp con đường âm nhạc của cha mình. Tuy nhiên, khi chiến tranh bảy năm với Pháp nổ ra ở gần Hanover, William tuổi đôi mươi đã rời đến London vào năm 1758 và tìm được việc làm: một người chép nhạc, sau đó là dạy nhạc và biểu diễn và cuối cùng là người chơi đàn organ nhà thờ ở Bath vào năm 1766.
Cách London 100 dặm về phía Tây, Bath là một nơi có sức phát triển nhanh và có những hoạt động văn hóa, khoa học thu hút ở thời điểm đó. William nhanh chóng hòa nhập nhịp sống này và gia nhập Hội Triết học Bath. Anh được học hỏi, thảo luận và đọc những phát hiện khoa học và vật lý mới nhất, nghiên cứu về mối quan hệ giữa âm học và toán học. Những mối quan tâm này đã hướng anh đến với vật lý, sau đó là quang học, nơi dẫn đường anh tới thiên văn học. Dẫu vậy tình yêu lớn nhất của anh lúc này vẫn là âm nhạc, nó chưa thật sự trùng khớp với thiên văn học và nhiệm vụ mà anh tự đặt ra là học hỏi “cấu trúc của thiên đường”.
Câu chuyện cứ diễn ra như vậy cho đến đầu những năm 1770, William bắt đầu nghiên cứu cách thiết kế kính viễn vọng. Việc có nhiều mối quan tâm khiến cuộc sống của anh trở nên bận rộn, lúc này anh đã là người chỉ huy hợp xướng nhà thơ, nhà tổ chức các buổi hòa nhạc và sáng tác âm nhạc khi rảnh rỗi. Vì vậy, anh nghĩ đến việc đưa em gái từ quê nhà sang hỗ trợ. Giống như anh trai, Caroline thừa hưởng tài năng âm nhạc từ cha nhưng lại không có nhiều cơ hội nghề nghiệp do định kiến về phụ nữ. Cô thất vọng và đành phải làm gia sư dạy nhạc, văn học trong sự hài lòng của cha và thất vọng của mẹ. Vì vậy khi William chìa tấm vé mời đến thế giới âm nhạc của anh tại Bath, cô đã lập tức nắm lấy cơ hội. Đến đây, cô có phần thất vọng vì không hòa nhập được, có rất ít bạn bè. Hy vọng trở thành một nghệ sĩ đàn harpsichord độc lập cũng dần tan biến. Khi đó, William kết luận nhanh chóng là em gái mình bất tài nên không khuyến khích cô cố gắng. Tuy nhiên, Caroline vẫn quyết chí học thêm nhạc, trông nom nhà cửa cho anh và thường ở cạnh khi anh trai làm việc. Không ai ngờ là một chu trình mới sẽ choán lấy cuộc sống của họ: thiên văn học.
Thông thường mỗi tối, khi William trở về nhà, mệt mỏi nằm lăn ra giường sau một ngày dành trọn cho âm nhạc. Anh không quên mang theo “một ống giống hộp đựng sữa”, và một cuốn sách thiên văn học. Buổi sáng hôm sau, anh sẽ trình bày “một bài giảng thiên văn học”. Sau khi đọc một số cuốn sách, anh quyết định tự chế tạo mấy chiếc kính viễn vọng và hướng lên thiên đường. Chẳng bao lâu sau, Caroline bị bầu trời đêm thu hút và nhanh chóng lĩnh hội kiến thức của anh trai về thiên văn học. Đó là khởi điểm cho một thỏa thuận giữa hai anh em: William quan sát trong khi Caroline lập danh mục và tính toán các vị trí, một bước quan trọng cho việc áp dụng toán học vào thiên văn học. Cô viết trong nhật ký là “mình đã phát hiện ra là “phải dừng tập luyện âm nhạc để phải giúp anh trai thiết kế các thiết bị thiên văn học”. Ở thời điểm này, William đã thực sự bước sang sự nghiệp thứ hai. Tuy nhiên âm nhạc vẫn là nguồn sống chính của hai anh em: các buổi hòa nhạc và các khóa dạy, bổn phận tổ chức hát thánh ca vào tất cả các buổi sáng chủ nhật tại Octagon Chapel, thậm chí cả sáng tác (một số bản giao hưởng của William vẫn còn lại đến ngày nay).
Sao Mộc, sao Thổ, và các hành tinh bên trong hệ Mặt trời đã được ghi nhận cả thiên niên kỷ kể từ khi chúng được thấy bằng mắt thường. Còn sao Thiên Vương là hành tinh đầu tiên được khám phá bằng một kính viễn vọng.
Thật may mắn là William không được đào tạo chính thức như một nhà thiên văn học trước khi thực hiện các quan sát. Nếu mọi việc diễn ra như vậy thì những chuyên gia ngày ấy sẽ cho anh thấy sự vô nghĩa của việc nhìn vào các ngôi sao. Họ cho là trên bầu trời đêm thì chỉ có điều thú vị duy nhất là hệ mặt trời! Không để tâm đến quan điểm đó, William quyết định nghiên cứu các ngôi sao. Để làm được điều này, đặc biệt nếu muốn thấy những ngôi sao ít được biết đến nhất, có ánh sáng mờ nhạt nhất. Vì vậy, anh cần phải thiết kế một kính có thể nhìn xa hơn.
Năm tiếp theo, thành công đã đến với những cái kính viễn vọng của anh, William đã có được một thiết kế của chính mình. Việc hoàn thành một kính viễn vọng là nỗ lực của cả một nhóm, khi nhiều thành phần đến từ những nguồn khác nhau. Thị kính, trắc vi kế, ống và những phần khác đều cần đến bàn tay của những người thợ thủ công lành nghề. Các tấm gương kim loại cần được đánh bóng vì gương thủy tinh cỡ lớn không có sẵn vào thời điểm đó. Caroline ghi lại: “Tôi phải dành thời gian quá nhiều để chép nhạc, tập luyện bên cạnh việc chăm sóc anh trai mỗi khi đánh bóng gương. Mọi việc căng thẳng đến nỗi để giữ anh ấy sống sót, tôi phải đút từng mẩu thức ăn vào miệng. Điều đó cũng xảy ra khi kết thúc việc đánh bóng một cái gương 2,1 mét, đến mức anh ấy không ngơi tay trong vòng 16 giờ liền”. Vào cuối năm 1779, sau khi tinh chỉnh thiết kế, William đã có trong tay kính viễn vọng tiên tiến bậc nhất thời đại mình.
Âm nhạc của những quả cầu
Đó chính xác là điểm mà tài năng của William Herschel được xác lập. Tuy nhiên, có vẻ mọi chuyện hơi ngộ nghĩnh một chút là danh tiếng mà ông có, giữa các nhà thiên văn học, không phải đến từ hiểu biết lớn lao nào về thiên văn. Ví dụ ông đã tin là mặt trăng hầu như là có người ở như mặt trời. Ông cũng tin là dưới lớp vỏ nóng bỏng của mặt trời thì người cũng có thể sống tốt ở đó, và được bảo vệ bằng những đám mây dày đặc xuyên qua những ngọn núi cao thi thoảng lại nhô ra. Một số kết luận khác của William cũng chính xác, ví dụ mặt trời có thể không phải là trung tâm của Ngân hà.
Danh tiếng của William như một người làm kính viễn vọng đã bắt đầu được ghi nhận, thậm chí cả những nơi nổi tiếng như tổ chức Thiên văn học Hoàng gia với lời mời ông mang kính viễn vọng nổi tiếng của mình tới Đài quan sát thiên văn Hoàng gia ở Greenwich, đặt cạnh những chiếc kính khác để so sánh. William sau đó kể lại là “Hai đêm tôi đã ngắm sao tại Greenwich với tiến sĩ Maskelyne [nhà thiên văn học hoàng gia]… Chúng tôi đã so sánh các loại kính với nhau và kính của tôi vượt trội hơn bất kỳ cái nào. Những ngôi sao đôi họ không thể nhìn được bằng thiết bị của họ và tôi hài lòng cho họ thấy qua cái kính của tôi” (sao đôi là hai ngôi sao xuất hiện ở gần nhau khi nhìn từ Trái đất).
Sự ưu việt của kính viễn vọng do William thiết kế không thể bàn cãi sau sự kiện tháng 3/1781. William lia ống kính vào vùng trời gần ngôi sao Zeta Tauri và lập tức thấy một ngôi sao có vẻ khác biệt các ngôi sao khác, một vật thể mờ nhạt dịch chuyển chậm chạp trên nền các ngôi sao vẫn sáng hằng đêm. Đầu tiên, ông nghĩ đó là một sao chổi nhưng vẫn ghi chép cẩn thận vị trí của nó trên bầu trời, khoảng cách với những ngôi sao xung quanh, trở lại quan sát một vài đêm sau và thỏa mãn khi thấy vị trí của nó thậm chí có thay đổi. Đó phải là một ngôi sao chổi! Ông gửi một bản báo cáo tới Thiên văn học hoàng gia với hy vọng được xác minh thông tin một cách nhanh chóng. Đài quan sát Greenwich có thể đo đạc vị trí của mọi vật thể trong khu vực này là tìm kiếm xem có vật thể nào chuyển động không. Kết quả thật đáng ngạc nhiên, không giống như quỹ đạo kéo dài kiểu sao chổi, vật thể có một quỹ đạo cụ thể này là một hành tinh lớn! Sao Mộc, sao Thổ, và các hành tinh bên trong hệ mặt trời đã được ghi nhận cả thiên niên kỷ kể từ khi chúng được thấy bằng mắt thường. Còn đây là hành tinh đầu tiên được khám phá bằng một kính viễn vọng. Với khám phá này, William đã có danh tiếng quốc tế.
Vào thời điểm đó, dù đã nổi danh là người làm kính bậc nhất nhưng Herschel vẫn chưa được biết đến một cách rộng rãi, vì vậy khi người ta công bố khám phá của ông, tên ông còn bị viết sai chính tả. Do người phát hiện có quyền đặt tên cho hành tinh mới nên ông quyết định đặt tên cho nó là Georgium Sidus, theo tiếng Latin là “ngôi sao của George” để vinh danh Vua George đệ tam. Việc đặt tên hành tinh mới bằng tên của vua nước Anh khiến gây tranh cãi ở nhiều quốc gia, về sau nó được thay bằng tên khác sao Thiên Vương (Uranus, tiếng Latin tên vị thần bầu trời của thần thoại Hy Lạp). Đức vua lúc đó có một người cố vấn, vốn là một nhà thiên văn học, nhưng đã lớn tuổi. Đó là dịp William được bổ nhiệm là nhà thiên văn học của Đức vua với mức lương 200 bảng hằng năm với điều kiện phải sống gần lâu đài Windsor để sẵn sàng có mặt bất cứ lúc nào được triệu vời.
Những nhà thiên văn chuyên nghiệp
Đó là xáo trộn mới với cuộc sống của họ. Sự nghiệp âm nhạc đã kết thúc, tuy nhiên công việc mới cho phép William theo đuổi thiên văn học mà không bị xao nhãng. Họ chuyển đến một ngôi nhà gần với lâu đài Windsor, William nhanh chóng phát triển công việc chế tạo kính viễn vọng và có thể quan sát bầu trời hằng đêm. Với hai anh em, ròng rã 20 năm kể từ năm 1783 “càn quét” bầu trời để tìm những thiên thể ở sâu trong bầu trời như những tân tinh và cụm sao. Đó là một công việc khó nhọc. William không thể chuyển hướng còn Caroline thì mất hàng giờ ghi lại quan sát của anh mình, xác nhận các đo đạc và các góc. Sau đó, bà viết nó thành các bản báo cáo và thường xuyên mang đến London để xuất bản. Do sống ở thế kỷ 18 mà cô còn đảm trách cả việc chăm sóc nhà cửa và lo lắng bữa ăn.
Người ta có thể hình dung hai anh em trong ngôi nhà nhỏ của mình ăn bữa tối, khi có tiếng gõ và cánh cửa hé ra cho một người đưa tin hé đầu loan báo Đức vua và đoàn tùy tùng có thể sẽ tới ngay nhà để ngắm bầu trời qua ống kính mới dài 12 mét (đây là độ dài của tiêu cự chứ không phải khẩu độ). Thiết bị này được vua trả tiền để làm nên ngài cũng được sử dụng tùy thích. Trong một số dịp, “bữa tiệc thiên văn hoàng gia” còn có cả vị tổng giám mục Canterbury, người đã nhiều lần ngắm nhìn cái kính thiên văn khổng lồ trên những cái thang với vẻ kinh ngạc. Và thế là Đức vua nhiệt thành cầm tay Đức giám mục dẫn ngài đi và khóc “Hãy đến đây, Đức giám mục cao quý của trẫm, trẫm sẽ cho ngài thấy đường đến thiên đường”.
Giờ thì mọi hoạt động theo dõi thiên văn học đã chuyển thành chuyên nghiệp. Caroline bắt đầu theo đuổi các quan sát của riêng mình. William chế tạo cho em gái một kính viễn vọng nhỏ hơn nhưng đủ năng lực quan sát và phát hiện cả sao chổi. Quan trọng hơn, bà có thể cùng anh quan sát bầu trời và tìm tân tinh. Với nỗ lực của mình, bà đã tăng thêm số tân tinh quan sát được từ 100 đến hơn 2.500 trong vòng 20 năm.
Và vào tháng 2/1783, phát hiện đầu tiên của bà mà một cụm sao mở, sau được đặt tên Caroline’cluster, trong chòm sao Canis Major. Mùa hè năm đó, bà còn tìm thấy một thiên hà vệ tinh với thiên hà Andromeda. Caroline’s Rose (NGC 7789), một cụm sao mở ở Cassiopeia, được phát hiện sau đó.
Vào tháng 8/1786, bà làm nên lịch sử khi là người phụ nữ đầu tiên khám phá ra sao chổi. Trong thư gửi Hội Khoa học hoàng gia miêu tả phát hiện này, Caroline viết: “Trong sự kết nối mà tôi biết giữa anh trai tôi và tổ chức, tôi mạo hiểm viết cho các ngài với sự vắng mặt của anh tôi, một báo cáo thiếu hoàn hảo về một ngôi sao chổi”. Bất chấp thứ văn phong tự hạ thấp mình, bà đã được ghi nhận nhanh chóng: năm sau, Đức vua ghi nhận vai trò của Caroline bằng việc trao cho bà khoản trợ cấp 50 bảng một năm. Với khoản tiền này, bà trở thành nhà thiên văn học nữ đầu tiên trên thế giới được trả lương.
Cùng với những phát hiện khoa học quan trọng của mình, sự độc đáo của Caroline là ở chỗ “năng lực đã được ghi nhận trong công việc”, theo học giả Emily Winterburn, người nghiên cứu về hai nhà thiên văn học đặc biệt này. Sự thừa nhận công khai của William với công việc của Caroline giúp em gái của mình được cộng đồng khoa học chấp nhận nhưng Caroline cũng biết rõ cách được những người đồng nghiệp nam chấp nhận bằng việc kết hợp sự nghiêm túc trong nghiên cứu khoa học với sự quyến rũ và kỹ năng xã hội. Hành động cân bằng đó là “một thành công ấn tượng”, Winterburn viết, “và thực hiện một cách tinh tế”.
Tuy nhiên, không phải lúc nào mọi việc cũng thuận lợi. Có những lúc, Caroline phải trả giá bằng chính sức khỏe của mình. Trong một lần hỗ trợ anh trai sử dụng kính lớn, vào một đêm lạnh khắc nghiệt vào cuối năm 1783, bà đã gặp tai nạn thảm khốc. “Anh trai tôi… hướng dẫn tôi thực hiện một số thay đổi trong chuyển động xung quanh ống kính, vốn được vận hành chuyển động bằng máy móc… Tại điểm cuối của cỗ máy này… là một cái móc sắt như móc mà những người bán thịt treo thịt lên, và tôi phải chạy trên nền đất tối phủ dầy tuyết đang tan… tôi đã ngã vào một trong những cái móc đó, nó xuyên vào đầu gối phải của tôi tới hơn 15 cm; anh trai tôi không biết nên gọi gấp rút “hãy nhanh lên!”. Lúc đó tôi chỉ có thể trả lời yếu ớt trong nước mắt “em bị móc xiên vào chân”. Anh ấy và người làm công ngay lập tức chạy đến bên tôi nhưng họ không thể nhấc tôi lên mà không làm mất đi gần 60 mililít máu khỏi chân tôi. Vợ người làm công được gọi đến đã quá sợ hãi nên không làm gì được, và tôi phải tự là bác sĩ phẫu thuật của chính mình”. Những dòng ghi chép đứt đoạn của Caroline không khỏi khiến người ta cảm thấy sững sờ…
***
Câu chuyện về hai nghệ sĩ làm thiên văn học, có lẽ càng mang nhiều nỗi u uất về sau, bất chấp việc vào năm 1787, kính viễn vọng của William phát hiện thêm các Mặt trăng của sao Thiên Vương cũng như các Mặt trăng mới của sao Thổ hai năm sau. Bởi ở tuổi 38, cuộc đời Caroline đã bị xáo trộn trở lại. Ở tuổi gần 50, William kết hôn với một góa phụ giàu có và người chị dâu đã tìm mọi cách để thay thế vị trí của em chồng, không phải lúc nào cũng thành công.
Vào tháng 8/1786, Caroline làm nên lịch sử khi là người phụ nữ đầu tiên khám phá ra sao chổi, và sau đó trở thành nhà thiên văn học nữ đầu tiên trên thế giới được trả lương.
Caroline chuyển đến một nhà trọ nhưng vẫn tiếp tục hợp tác với William. Họ nghiên cứu toàn bộ bầu trời thấy được từ miền Nam nước Anh, và Caroline biên soạn một danh sách 2.500 thiên thể mới bao gồm các tinh vân, cụm sao và các thiên hà. Khám phá của họ được xuất bản thành tập tài liệu về các tinh vân và cụm sao, sau trở thành nền tảng cho Tập thư mục thế hệ mới về các tinh vân và cụm sao (NGC) vẫn còn được sử dụng ngày nay.
Về Caroline, khi chuyển ra ở riêng, bà bắt đầu viết sách, ghi lại các cảm nhận của mình. Nhiều năm sau, bà đã hòa giải với chị dâu, xé đi nhiều trang trong cuốn sách của mình. Có lẽ, quyết định này chủ yếu là do niềm vui mà đứa cháu, người con duy nhất của anh trai là John Herschel, đem lại (sau này John kế tục sự nghiệp lẫy lừng của cha mình khi trở thành là nhà toán học, nhà vật lý, nhà thiên văn học, nhà hóa học, nhiếp ảnh gia…). Khi anh trai qua đời vào năm 1822, bà lập tức rời Anh, trở lại Hanover, một quyết định sau này có lẽ khiến bà hối tiếc bởi ở đây không có thiết bị đủ tốt cho bà theo dõi thiên văn. Sống minh mẫn đến năm 98 tuổi, bà qua đời và được chôn cất ở quê nhà, dưới tấm bia mộ có khắc dòng chữ “Đôi mắt của người phụ nữ được vinh danh này vẫn hướng lên các ngôi sao trên thiên đường”. □
Anh Vũ tổng hợp
Nguồn bài và ảnh: https://www.nationalgeographic.com/history/history-magazine/article/herschel-william-caroline-siblings-astronomy-reflecting-telescope-discovery
https://www.americanscientist.org/article/the-inimitable-caroline
