“Vào năm 1923, vũ trụ có kích thước bằng Dải Ngân hà. Đến năm 1924, không gian bao quanh chúng ta đã được tiết lộ là lớn hơn hàng tỷ lần và là nơi có độ phức tạp vũ trụ gần như không thể tưởng tượng được ”.

- Giáo sư Jim Al-Khalili, Mọi thứ và Không gì: Khoa học về Không gian trống 4k

Một câu chuyện gần đây trên báo chí về chiếc kính viễn vọng không gian mới nhất trên thế giới đã phá kỷ lục. Viện Goddard của NASA cho biết Kính viễn vọng Không gian Hubble đã phát hiện “ánh sáng của một ngôi sao tồn tại trong vòng một tỷ năm đầu tiên sau khi vũ trụ ra đời trong Vụ nổ lớn - ngôi sao riêng lẻ xa nhất từng được nhìn thấy cho đến nay”.

Ánh sáng của nó mất gần mười ba tỷ năm để đến Trái đất. Ngôi sao, được đặt tên là Earendel hay “sao mai” trong tiếng Anh cổ, được cho là có kích thước gấp năm mươi lần Mặt trời của chúng ta. Nó rất cổ xưa, nó thậm chí có thể không được làm bằng nguyên liệu thô như những ngôi sao hiện nay.

Đó là một câu chuyện tuyệt vời, có thể dễ dàng trở thành một sự kiện tin tức hàng đầu. Nhưng có một câu chuyện thú vị hơn thế này. Nó ẩn trong tên của kính viễn vọng không gian: Hubble.

Hãy suy nghĩ một phút về một sự kiện lớn đã thay đổi cuộc đời bạn hoặc thế giới xung quanh bạn. Đột nhiên bạn nhìn thấy mọi thứ theo một chiều, sau đó poof! Mọi thứ trông khác đi rất nhiều.

Bây giờ, hãy phóng đại sự kiện đó lên kích thước của vũ trụ của chúng ta. Đó là câu chuyện có thật về Hubble.

Bạn có thể đã nghe tên nhà thiên văn học này; tuy nhiên, bạn có biết tại sao NASA lại đặt tên kính viễn vọng không gian theo tên ông ấy không?

Theo một cách nào đó, câu chuyện này lớn hơn một ngôi sao có kích thước gấp năm mươi lần Mặt trời của chúng ta. Đây là câu chuyện về cách vũ trụ phát triển từ một thiên hà đến vô tận trong khoảng thời gian từ năm 1923 đến năm 1924.

Nhưng trước khi đến được đây, chúng ta cần một điểm xuất phát. Nó bắt đầu với việc nhân loại nhìn lên các vì sao và cố gắng tìm kiếm ý nghĩa từ bầu trời đêm.

Một lớp vỏ cố định của các vì sao

Trong cuốn sách Range của David Epstein , ông chỉ ra rằng vào đầu những năm 1600, người ta tin rằng các thiên thể hành tinh trong vũ trụ chuyển động trên “các quả cầu tinh thể nguyên chất” được “lồng vào nhau giống như các bánh răng của đồng hồ”. Hay như Giáo sư Al-Khalili gọi nó là lớp vỏ cố định của các ngôi sao.

Mặt tiền này, không thể nhìn thấy từ trái đất, đã tạo ra một thiên thể chuyển động không thay đổi liên tục. Tuy nhiên, vào năm 1604, Johannes Kepler trở nên bối rối khi một ngôi sao mới xuất hiện trên bầu trời (nó thực sự là một siêu tân tinh).

Nhưng sự bối rối của Kepler càng lớn hơn khi sau đó ông lần theo dấu vết của một sao chổi băng qua các tầng trời. Về lý thuyết, điều này sẽ làm vỡ các quả cầu. Có cái gì đó không đúng.

Kepler, không có kiến ​​thức về lực hấp dẫn hay kính thiên văn hiện đại, đã đi về xây dựng các Quy luật Chuyển động của Hành tinh. Vào thời điểm đó, thế giới tin rằng “các linh hồn” đã di chuyển các hành tinh, nhưng Kepler bắt đầu gọi sức mạnh này là một “lực”.

Hơn nữa, Giáo sư Al-Khalili lưu ý rằng một siêu tân tinh trước đó đã thuyết phục Thomas Digges ở Anh rằng các ngôi sao không cố định. Sau đó, ông đã tán xạ các ngôi sao qua không gian vô tận trong mô hình lấy mặt trời làm trung tâm của Copernicus.

Đột nhiên Trái đất không còn được bao bọc bởi một lớp vỏ nữa. Thêm vào đó, các ngôi sao không di chuyển bằng các bánh răng cố định, và "lực" đã đẩy các thiên thể thay vì các linh hồn.

Nhưng sẽ mất vài trăm năm trước khi công nghệ hiện có để nhận ra độ sâu của trường sao rải rác này.

Dải Ngân hà Và Những đám mây Bụi

Vào khoảng năm 1800, một nhạc sĩ yêu thích thiên văn học bắt đầu chế tạo kính thiên văn và nghiên cứu các vì sao. Mặc dù vậy, thiết bị của William Herschel không sử dụng ống kính truyền thống. Anh đã làm việc với em gái để tạo ra những chiếc gương kim loại đánh bóng của riêng mình, lớn hơn bất kỳ xưởng đúc nào có thể cung cấp.

Những thứ này thu được ánh sáng của những ngôi sao mờ nhạt, cho phép nhìn thấy nhiều hơn.

Khi nghiên cứu bầu trời, Herschel nhìn thấy một thứ không phải là ngôi sao. Anh ấy đã khám phá ra một hành tinh mới - Sao Thiên Vương. Khám phá của ông đã làm cho ông trở nên nổi tiếng, và Vua Anh đã bổ nhiệm ông làm nhà thiên văn của triều đình. Bây giờ, với lương hưu và thời gian rảnh rỗi, anh bắt đầu lập danh mục bầu trời.

Bách khoa toàn thư Britannica lưu ý rằng Herschel bắt đầu ghi lại cái mà ông gọi là "đảo vũ trụ" của các ngôi sao. Vì vậy, ông đã tạo ra một biểu đồ về cái mà chúng ta ngày nay gọi là Dải Ngân hà. Mặc dù ông ấy đặt Mặt trời của chúng ta vào trung tâm một cách không chính xác, nhưng công trình này là một thành tựu đáng kinh ngạc khi bạn xem xét vài trăm năm trước khi các nhà khoa học nghĩ rằng các ngôi sao được cố định trong một mái vòm hoặc vỏ.

Tuy nhiên, Giáo sư Al-Khalili giải thích rằng Herschel và những người khác vẫn tiếp tục nhìn thấy sự bất thường. Họ trông giống như những đám mây bụi. Các nhà thiên văn gọi chúng là tinh vân và một số suy đoán chúng có thể là “các vũ trụ đảo” khác, nhưng không ai biết chắc. Thậm chí không thể tính toán khoảng cách của họ.

Cuối cùng, vào năm 1883, Friedrich Bessel đã sử dụng phương pháp Thị sai để tính khoảng cách của một ngôi sao. Bạn thực hiện việc này bằng cách nhìn vào một vật thể từ hai góc độ khác nhau và tính toán khoảng cách mà hình ảnh dịch chuyển là bao nhiêu. Bessel đã làm điều này bằng cách nhìn vào ngôi sao cách nhau sáu tháng. Vì vậy, Trái đất nằm ở một phía của Mặt trời trong một góc nhìn, sau đó là mặt khác trong chế độ xem thứ hai.

Nhưng phương pháp này bị hạn chế. Bạn chỉ có thể đo khoảng cách đến khoảng 186 triệu dặm. Trong khi điều này nghe có vẻ nhiều, Al-Khalili lưu ý rằng đó chỉ là một phần nhỏ của Dải Ngân hà.

Điều này dẫn đến sự nhầm lẫn và một cuộc tranh cãi trong khoa học.

Một hoặc nhiều thiên hà

“Cho đến đầu thế kỷ 20, nhận thức của chúng ta về vũ trụ nằm trong giới hạn của Dải Ngân hà. Mặc dù các nhà thiên văn đã suy đoán về sự tồn tại của các thiên hà khác trong vũ trụ của chúng ta, nhưng họ không có bằng chứng quan sát được về chúng. Mãi cho đến khi Hubble hướng Kính viễn vọng Hooker vào chòm sao Andromeda, quan điểm của chúng tôi mới thay đổi ”.

- Trang chủ của NASA

Vào đầu những năm 1900, hai ý tưởng trong thiên văn học đã phát triển:

• Các đám mây bụi chính là các thiên hà và chúng tồn tại bên ngoài Dải Ngân hà.
• Những đám mây - bất kể chúng là gì - tồn tại trong thiên hà của chúng ta và không có gì vượt ra ngoài điều đó.

Năm 1923, NASA giải thích rằng Edwin Hubble đã nghiên cứu Tinh vân Tiên nữ bằng Kính viễn vọng Hooker ở California. Trong khi tinh vân trông giống như "một đám mây ánh sáng kéo dài", kính thiên văn mới cho phép anh ta nhìn thấy các ngôi sao. Nhưng anh ấy đã tiến thêm một bước nữa.

Ông đã sử dụng một kỹ thuật được tạo ra bởi Henrietta Swan Leavitt có thể đo khoảng cách gần hai mươi triệu năm ánh sáng bằng cách so sánh độ sáng của hai ngôi sao đang phát xung. Hubble đã tìm thấy hai trong số những ngôi sao này trong Andromeda và Dải Ngân hà.

Sau khi đo lường, Hubble phát hiện ra ngôi sao trong Andromeda ở xa hơn nhiều so với ngôi sao trong Dải Ngân hà. Vì vậy, đột nhiên có bằng chứng về một thiên hà khác tồn tại. Hơn nữa, nó còn xa hơn chính chúng ta. Hubble cũng phát hiện ra các ngôi sao trong các tinh vân khác và cũng tính toán khoảng cách của chúng.

Vì vậy, trong khoảng thời gian một năm - từ năm 1923 đến năm 1924 - đêm đầy sao về chúng ta đã đi từ một đến vô số "vũ trụ đảo".

Trước đó tôi đã yêu cầu bạn suy nghĩ về một sự kiện đã thay đổi thế giới xung quanh bạn. Bây giờ, hãy so sánh điều đó với những gì mọi người đã sống trong khoảng thời gian từ năm 1923 đến năm 1924. Thế giới của bạn có thể đã thay đổi, nhưng vũ trụ của họ đột nhiên trở nên vô hạn trong khoảng thời gian một năm

Đó là câu chuyện ẩn trong cái tên “Hubble” và câu chuyện về cách những đám mây bụi biến thành thiên hà một cách kỳ diệu.