Tập hợp các chòm sao bị bóp méo này là những gì tổ tiên xa xôi của chúng ta đã nhìn thấy trên bầu trời đêm 20.000 B.C. Con người luôn sử dụng những ngôi sao sáng nhất để theo dõi các kiểu trên bầu trời, nhưng những ngôi sao đó thường là những người hàng xóm gần nhất của chúng ta trong thiên hà và những ngôi sao có chuyển động thích hợp cao nhất.
Chúng tôi cho rằng vị trí của các ngôi sao trên thiên đàng là vĩnh cửu. Nhưng tất cả mọi thứ trong không gian là trong chuyển động. Khi Dải Ngân hà của chúng ta quay, mặt trời của chúng ta được mang theo một lần quanh thiên hà cứ sau 250 triệu năm, từ từ trôi lên và xuống qua đĩa của thiên hà, giống như một con ngựa trên băng chuyền. Các ngôi sao trong thiên hà kéo mạnh vào nhau, khiến chúng phải di chuyển xung quanh. Các nhà thiên văn học biết nhiều cụm sao trẻ hình thành cùng nhau và hiện đang di cư qua thiên hà như một nhóm. Và các nhà khoa học có thể xác định các thành viên cụm cá nhân đã bị đẩy ra do lực hấp dẫn tác động bởi các ngôi sao xung quanh.
Đối với hầu hết các phần, chuyển động của các ngôi sao không rõ ràng trong suốt quá trình sống của con người. Tuy nhiên, các chòm sao được hình thành bởi các ngôi sao đã thay đổi về ngoại hình so với lịch sử được ghi lại. Ngoài ra, một số ngôi sao nằm gần mặt trời của chúng ta thay đổi đáng kể vị trí của chúng từ năm này sang năm khác và những người quan sát bầu trời với kính viễn vọng sân sau có thể theo dõi tiến trình của những ngôi sao này.
Trong phiên bản Thiên văn học di động này, chúng ta sẽ tập trung vào các ngôi sao lang thang. Chúng tôi sẽ nêu bật một số ứng dụng chuyển động nhanh và cho bạn biết cách xem chúng bằng ứng dụng thiên văn yêu thích của bạn. Và chúng tôi sẽ cho bạn biết làm thế nào để tạo lại những chòm sao thời hiện đại của chúng ta trông như thế nào khi loài người lần đầu tiên nhìn thấy hình ảnh trên các vì sao, cũng như những gì con cháu chúng ta sẽ thấy trong tương lai xa. [Orion Transformed: Chòm sao quen thuộc sẽ thay đổi hàng thiên niên kỷ (Video)]
Chuyển động sao 101
Bởi vì các ngôi sao có thể di chuyển theo bất kỳ hướng nào trong không gian, chúng có thể di chuyển ngang (ngang), triệt để (hướng hoặc ra khỏi hệ mặt trời của chúng ta) hoặc kết hợp cả hai loại chuyển động đó. Chuyển động bên thay đổi tọa độ của các ngôi sao trên bầu trời, dần dần sắp xếp lại các bản đồ sao của chúng ta. Các nhà thiên văn học cũng có thể đo sự dịch chuyển Doppler của quang phổ của một ngôi sao để xác định xem một ngôi sao đang đến gần hay rút khỏi hệ mặt trời của chúng ta, nhưng chuyển động xuyên tâm như vậy sẽ không làm thay đổi vị trí của một ngôi sao trên bầu trời của chúng ta.
Các nhà thiên văn học sử dụng thuật ngữ "chuyển động thích hợp" để mô tả sự thay đổi vị trí của một ngôi sao theo thời gian khi nhìn từ hệ mặt trời của chúng ta; họ cũng sử dụng thuật ngữ "chuyển động rõ ràng." Chuyển động nhận thức đó thực sự bao gồm một sự pha trộn của chuyển động vốn có của một ngôi sao trong thiên hà cộng với sự thay đổi vị trí của mặt trời của chúng ta trong cùng thời kỳ. (Chúng ta sẽ bỏ qua những thay đổi gây ra bởi thị sai khi Trái đất quay quanh mặt trời, vì những thay đổi trung bình trong năm.)
Chuyển động thích hợp có xu hướng rất nhỏ đối với các ngôi sao ở xa và lớn đối với các ngôi sao gần hơn, mặc dù ngay cả các ngôi sao gần đó cũng có thể có giá trị chuyển động phù hợp bằng 0 nếu chúng không di chuyển sang một bên.
Trước khi các máy tính trở nên có sẵn, các nhà thiên văn học đã cẩn thận đo độ suy giảm và tọa độ phải của các ngôi sao, viết các giá trị này vào các danh mục sao và vẽ tay các ngôi sao trên biểu đồ bầu trời. (R.A và Dec. trên thiên cầu, để sử dụng các chữ viết tắt của các biện pháp, tương tự như kinh độ và vĩ độ, tương ứng, trên quả địa cầu.)
Khi thiết bị được cải thiện, các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng một số ngôi sao đang thay đổi vị trí theo thời gian, do đó, danh mục và biểu đồ phải được cập nhật và phát hành lại thường xuyên - thường là cứ sau 5 năm. Cuối cùng, danh mục sao bao gồm tốc độ và hướng mà các ngôi sao di chuyển. Ngày nay, các danh mục sao kỹ thuật số trực tuyến được lưu trữ và cập nhật bởi Đài quan sát hải quân Hoa Kỳ và các tổ chức công cộng khác. Các ứng dụng thiên văn học di động và phần mềm cung thiên văn trên máy tính để bàn thường xuyên tải xuống các danh mục đó và sử dụng dữ liệu để hiển thị từng ngôi sao ở vị trí chính xác vào bất kỳ ngày nào.
Để lập biểu đồ chuyển động sao chính xác hơn nữa, các nhà nghiên cứu đã gửi nhiều nhiệm vụ vào không gian. Tàu vũ trụ Hipparcos đặt ra để đo chính xác các vị trí sao để giúp các nhà khoa học tìm hiểu thêm về thiên hà. Một nhiệm vụ tiếp theo có tên Gaia hiện đang đo lường một tỷ ngôi sao với độ chính xác cao. Thông tin đó sẽ sớm thông báo cho các ứng dụng thiên văn học. Và không chỉ thông tin sẽ giúp làm cho các mô hình bầu trời đêm của chúng ta chính xác hơn, mà các nhà thiên văn học cũng có thể sử dụng chuyển động của sao để nghiên cứu cách thức thiên hà được cấu trúc và phát triển. [Bản đồ màu 3D này gồm 1,7 tỷ ngôi sao trong dải ngân hà là tốt nhất từng có]
Nhìn thấy các chòm sao thay đổi theo thời gian
Nhiều trong số 88 chòm sao hiện đại của chúng ta có nguồn gốc từ thiên văn học Babylon. Khoảng năm 1370 trước Công nguyên, những nhà thiên văn học cổ đại đó đã lưu ý đến mối quan hệ giữa các mùa và các ngôi sao và tạo ra các danh mục sao được biết đến sớm nhất: Ba ngôi sao Mỗi danh sách và Mul.Apin, cả hai đều tồn tại dưới dạng các phiến đá. Kiến thức đó sau đó đã được truyền lại cho người Hy Lạp cổ đại, người đã đặt nền móng cho thiên văn học phương Tây hiện đại. Các chòm sao hoàng đạo hiện đại - bao gồm Kim Ngưu, con bò đực; Leo, sư tử; và Scorpius, con bọ cạp - lần đầu tiên xuất hiện trong những văn bản cổ xưa đó.
Do tác động của chuyển động sao phù hợp qua hàng thiên niên kỷ, các chòm sao chúng ta thấy ngày nay bị thay đổi so với các mô hình ngôi sao mà người Babylon đã nhìn thấy. Trong hầu hết các trường hợp, những thay đổi hầu như không đáng chú ý, nhưng một số ít dễ thấy. Các ứng dụng thiên văn học tiên tiến như SkySafari 6, Stellarium Mobile và Star Walk 2 cho phép bạn xem bầu trời ở các thời đại khác nhau, do đó bạn có thể du hành ngược thời gian để xem bầu trời cổ xưa và xem trước bầu trời mà con cháu chúng ta sẽ tận hưởng trong tương lai xa.
Một số ứng dụng yêu cầu bạn nhập thủ công năm mà bạn muốn xem hoặc cuộn qua các năm theo tuần tự. Với SkySafari 6, bạn có thể dễ dàng nhảy qua thời gian. Trong ứng dụng này, mở menu Cài đặt. Trong mục Precession, bật tùy chọn Chuyển động thích hợp. (Thay đổi này có thể là vĩnh viễn. Nó sẽ không ảnh hưởng đến việc bạn sử dụng ứng dụng thường xuyên.) Trong Tọa độ, hãy chuyển sang Ecliptic. Trong Horizon và Sky, tắt Ánh sáng ban ngày và Horizon Glow và sau đó tắt "Hiển thị đường chân trời và bầu trời." Đối với cuộc biểu tình này, tôi cũng thích giấu các hành tinh. Đảm bảo rằng các dòng của chòm sao được hiển thị. Tên ngôi sao là tùy chọn.
Khi thoát khỏi menu Cài đặt, màn hình của ứng dụng sẽ hiển thị bầu trời tối, không có bất kỳ đường chân trời che khuất nào, bất kể thời gian trong ngày. Tìm kiếm và chọn một chòm sao. Ursa Major là một lựa chọn tốt, bởi vì mọi người đều quen thuộc với tiểu hành tinh Big Dipper của chòm sao này. Sử dụng biểu tượng Trung tâm để giữ Ursa Major tại chỗ, sau đó mở các điều khiển dòng thời gian.
Nhấn vào giá trị năm hiện đang hiển thị. Bên dưới nhãn cho ngày trong tuần, một hộp sẽ hiển thị, "1 năm." Nhấn vào ô đó để mở bàn phím và nhập số lớn, ví dụ 500 hoặc 1.000. (Sử dụng phím DEL để xóa "1" mặc định trước khi nhập giá trị của bạn.) Khi hoàn tất, hãy nhấn vào cùng một hộp để đóng bàn phím. Bây giờ, mỗi khi bạn tăng năm, nó sẽ nhảy theo số tiền bạn đã nhập, tức là, 500 năm. (Mức tăng tương tự sẽ được áp dụng nếu bạn chuyển sang ngày, giờ, phút, v.v.)
Với Ursa Major làm trung tâm, cho phép thời gian chảy về phía trước hoặc lùi lại. Chòm sao sẽ biến dạng khi các ngôi sao di chuyển qua thiên hà. Đặt năm thành 1480 B.C. để hiển thị chòm sao như người Babylon cổ đại đã nhìn thấy nó. Hoặc đi xa vào tương lai để xem con cháu chúng ta sẽ nhìn thấy bầu trời như thế nào. Nhập nút Hiện hành để trở về ngày hiện tại. (Trong SkySafari 6, bạn có thể trực tiếp nhập một năm cụ thể trong menu cài đặt Ngày & Giờ.)
Trong khi ứng dụng được cấu hình theo cách này, bạn có thể kiểm tra các ví dụ khác về các chòm sao đang phát triển nhanh chóng. Altair ở Aquila, đại bàng và Arcturus ở Boötes, người chăn gia súc, là hai ngôi sao sáng, mắt thường có giá trị chuyển động phù hợp tương đối cao (lần lượt là 0,66 và 2,28 giây mỗi năm). Hai ngôi sao mờ hơn, được đặt tên là Tarazed và Alshain, bên sườn Altair. Trên bầu trời hiện đại, những ngôi sao này tạo thành một đường uốn cong, với Altair ở giữa - như thể những ngôi sao bên sườn đó là "đôi tai" của đại bàng. Một ngàn năm trước, Altair ngồi trực tiếp giữa họ và vào thời Babylon, Altair đã "ở dưới" họ, khiến hai ngôi sao bên sườn có vẻ giống như "râu" hơn.
Arcturus là ngôi sao màu cam rất sáng nằm ở đáy của chòm sao hình diều Boötes. Đó là trên bầu trời đầu buổi tối phía tây trong suốt tháng Chín. Các ngôi sao Zeta Boötes và Muphrid lần lượt ngồi ở phía đông nam và tây nam của Arcturus, tạo thành đôi chân mập mạp của người chăn cừu. Arcturus đang di chuyển về phía nam. Hai thiên niên kỷ trước, nó cách xa những ngôi sao đó hơn rất nhiều và 3.000 năm nữa, Arcturus sẽ ngồi giữa chúng - như thể anh đang thực hiện việc chia tách!
Ngôi sao của ngôi sao
Chúng ta có thể sử dụng các ứng dụng thiên văn học để xem các ngôi sao có chuyển động phù hợp rất cao thay đổi vị trí của chúng qua từng năm. Ví dụ, hãy nhìn vào ngôi sao lùn đỏ của sao lùn, nằm cách mặt trời chỉ 6 năm ánh sáng. Ngôi sao lấy tên từ nhà thiên văn học Hoa Kỳ E.E. Barnard, vào năm 1919, đã xác định rằng chuyển động của ngôi sao này trên bầu trời là 10,3 giây mỗi năm - chuyển động thích hợp lớn nhất của bất kỳ ngôi sao nào so với mặt trời. (Trăng tròn dài 1.800 giây.)
Ngôi sao của Barnard nằm trong chòm sao Ophiuchus, có thể được tìm thấy trên bầu trời phía tây nam trong các buổi tối tháng Chín. Ở cường độ thị giác +9,53, ngôi sao ở gần giới hạn tầm nhìn sử dụng ống nhòm 10 x 50, nhưng kính viễn vọng sân sau có thể tiết lộ ngôi sao này cho bạn. Ứng dụng thiên văn học của bạn sẽ dễ dàng hiển thị chuyển động nhanh chóng của Ngôi sao của Barnard trên bầu trời.
Đặt thời gian của ứng dụng của bạn là khoảng 9 giờ giờ địa phương. Sử dụng menu Tìm kiếm để tìm Ngôi sao của Barnard (các tên danh mục khác cho nó bao gồm V2500 Ophiuchi và HIP87937), sau đó sử dụng biểu tượng Trung tâm để đặt ngôi sao ở giữa màn hình của ứng dụng. Phóng to cho đến khi ngôi sao sáng gần đó 66 Ophiuchi (hoặc 66 Oph) có thể nhìn thấy gần mép màn hình.
Mở các điều khiển thời gian và nhấn vào năm để chọn đơn vị đó làm gia tăng thời gian. Bây giờ, khi bạn nhấn các biểu tượng mũi tên, thời gian sẽ chảy về phía trước hoặc sân sau mỗi năm một lần. Hàng năm trong tương lai, ngôi sao của Barnard chuyển sang phía trên bên phải, cách xa 66 Oph. Khi nhà thiên văn học Barnard đo ngôi sao của mình vào năm 1919, nó được đặt ở phía dưới bên phải của 66 Oph.
Để tự mình theo dõi chuyển động của Ngôi sao của Barnard, hãy thử tìm nó trong kính viễn vọng của bạn (một hệ thống GoTo sẽ giúp đỡ) và phác họa trường sao xung quanh nó. Mỗi năm hoặc lâu hơn, hãy xem lại và phác họa trường sao một lần nữa. Cuối cùng, con đường của nó sẽ trở nên rõ ràng. Các nhà chụp ảnh thiên văn có thể hình ảnh trường sao và tạo ra một hỗn hợp nhiều năm để hiển thị chuyển động của ngôi sao.
Bạn cũng có thể thử nghiệm ứng dụng của mình trên một số ngôi sao đang di chuyển nhanh khác, bao gồm 61 Cygni trong Cygnus và Groombridge 1830 và Lalande 21185, cả ở Ursa Major. (Tại thời điểm này trong năm, hãy sử dụng 5 giờ sáng giờ địa phương, khi những ngôi sao này được đặt tốt trên bầu trời.)
Trong các phiên bản sắp tới của Thiên văn học di động, chúng tôi sẽ nêu bật một số mục tiêu đáng kinh ngạc của mùa thu, thảo luận về cách sử dụng các ứng dụng di động để lập kế hoạch và ghi lại các quan sát thiên văn của bạn, v.v. Cho đến lúc đó, tiếp tục tìm kiếm!
Ghi chú của biên tập viên: Chris Vaughan là một chuyên gia giáo dục và tiếp cận cộng đồng thiên văn học tại AstroGeo, thành viên của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia Canada, và là người vận hành kính viễn vọng David Dunlap 74 inch (1,88 mét) lịch sử. Bạn có thể liên hệ với anh ấy qua email và theo dõi anh ấy trên Twitter @astrogeoguy, cũng như trên Facebook và Tumblr.
Bài viết này được cung cấp bởi Giáo trình mô phỏng, người đi đầu trong các giải pháp chương trình khoa học vũ trụ và các nhà sản xuất ứng dụng SkySafari cho Android và iOS. Theo dõi SkySafari trên Twitter @SkySafariAstro. Theo dõi chúng tôi @Spacesotcom, Facebook và Google+. Bài viết gốc trên Space.com.
