Ngôi sao này cách X năm ánh sáng, thiên hà đó cách xa X triệu năm ánh sáng. Nhưng làm thế nào để các nhà thiên văn biết?
Tôi liên tục ở trong một tình trạng mà tôi nói về những vật thể ở xa không thể tưởng tượng được. Bộ não của chúng ta có thể hiểu được khoảng cách xung quanh chúng ta, đặc biệt là khi chúng ta có một đống công cụ để giúp đỡ. Chúng ta có thể đo chiều cao của mình bằng thước dây hoặc khoảng cách dọc theo mặt đất bằng máy đo đường. Chúng ta có thể cảm nhận được khoảng cách 100 km là bao xa vì chúng ta có thể lái nó trong một khoảng thời gian khá ngắn.
Nhưng không gian thực sự rất lớn, và đối với hầu hết chúng ta, bộ não của chúng ta có thể hiểu được toàn bộ sự tuyệt vời của vũ trụ, chứ đừng nói đến việc đo lường nó. Vậy làm thế nào để các nhà thiên văn học tìm ra mọi thứ cách xa như thế nào? Làm thế nào để họ biết các hành tinh, ngôi sao, thiên hà và thậm chí là rìa của Vũ trụ quan sát được bao xa? Giả sử nó tất cả các mánh khóe? Bạn có thể đập vào.
Các nhà thiên văn học có một túi các thủ thuật và kỹ thuật thông minh đáng chú ý để đo khoảng cách trong Vũ trụ. Đối với họ, các khoảng cách khác nhau đòi hỏi một phương pháp khác nhau. Đến gần, họ sử dụng lượng giác, sử dụng sự khác biệt về góc để giải đố khoảng cách. Họ cũng sử dụng nhiều loại nến tiêu chuẩn, đó là những vật thể sáng tạo ra một lượng ánh sáng nhất quán, vì vậy bạn có thể biết chúng ở cách xa chúng. Ở khoảng cách xa nhất, các nhà thiên văn học sử dụng chính sự mở rộng không gian để phát hiện khoảng cách.
May mắn thay, mỗi phương pháp này chồng chéo lên nhau. Vì vậy, bạn có thể sử dụng lượng giác để kiểm tra nến tiêu chuẩn gần nhất. Và bạn có thể sử dụng nến tiêu chuẩn xa nhất để xác minh các công cụ lớn nhất. Xung quanh Hệ mặt trời của chúng ta và trong vùng lân cận thiên hà của chúng ta, các nhà thiên văn học sử dụng lượng giác để khám phá khoảng cách đến các vật thể.
Họ đo vị trí của một ngôi sao trên bầu trời vào một thời điểm trong năm, và sau đó đo lại 6 tháng sau đó khi Trái đất nằm ở phía đối diện của Hệ Mặt trời. Ngôi sao sẽ di chuyển một lượng nhỏ trên bầu trời, được gọi là thị sai. Vì chúng ta biết khoảng cách từ một phía của quỹ đạo Trái đất đến bên kia, chúng ta có thể tính toán các góc và tính khoảng cách đến ngôi sao.
Tôi chắc chắn bạn có thể phát hiện ra lỗ hổng, phương pháp này sụp đổ khi khoảng cách quá lớn đến nỗi ngôi sao không xuất hiện để di chuyển. May mắn thay, các nhà thiên văn học chuyển sang một phương pháp khác, quan sát một cây nến tiêu chuẩn được gọi là biến Cepheid. Những Cepheids này là những ngôi sao đặc biệt mờ và sáng trong một mô hình đã biết. Nếu bạn có thể đo được xung Cepheid nhanh như thế nào, bạn có thể tính độ sáng thực sự của nó và do đó khoảng cách của nó.
Cepheids cho phép bạn đo khoảng cách đến các thiên hà gần đó. Ngoài vài chục megapixel, bạn cần một công cụ khác: siêu tân tinh. Trong một loại hệ sao nhị phân rất đặc biệt, một ngôi sao chết và trở thành sao lùn trắng, trong khi ngôi sao kia sống. Sao lùn trắng bắt đầu ăn nguyên liệu từ ngôi sao đối tác cho đến khi nó chạm chính xác 1,4 lần khối lượng Mặt trời. Tại thời điểm này, nó phát nổ như một siêu tân tinh Loại 1A, tạo ra vụ nổ có thể nhìn thấy được ở giữa vũ trụ. Bởi vì những ngôi sao này luôn phát nổ với cùng một lượng vật liệu, chúng ta có thể phát hiện ra chúng ở bao xa và do đó độ sáng tuyệt đối của chúng.
Ở quy mô lớn nhất, các nhà thiên văn học sử dụng Hằng số Hubble. Đây là phát hiện của Edwin Hubble rằng Vũ trụ đang mở rộng theo mọi hướng. Càng nhìn xa, các thiên hà càng nhanh ra xa chúng ta. Bằng cách đo sự dịch chuyển ánh sáng từ một thiên hà, bạn có thể biết được nó di chuyển ra khỏi chúng ta nhanh như thế nào và do đó khoảng cách gần đúng của nó. Ở phần cuối của thang đo này là Bức xạ nền vi sóng vũ trụ, cạnh của Vũ trụ quan sát được và giới hạn về khoảng cách chúng ta có thể nhìn thấy.
Các nhà thiên văn học luôn tìm kiếm các loại nến tiêu chuẩn mới, và đã khám phá ra tất cả các cách thông minh để đo khoảng cách. Họ đo các cụm thiên hà, chùm bức xạ vi sóng từ các ngôi sao và bề mặt của các ngôi sao khổng lồ đỏ - tất cả đều hy vọng xác minh thang khoảng cách vũ trụ. Đo khoảng cách là một trong những vấn đề khó khăn nhất đối với các nhà thiên văn học để bẻ khóa và các giải pháp của họ đã hoàn toàn khéo léo. Nhờ có chúng, chúng ta có thể có cảm giác về quy mô cho vũ trụ xung quanh chúng ta.
Khái niệm nào trong thiên văn học khiến bạn có thời gian khó khăn nhất trong não? Hãy cho chúng tôi trong các ý kiến dưới đây.
Và nếu bạn thích những gì bạn thấy, hãy xem trang Patreon của chúng tôi và tìm hiểu làm thế nào bạn có thể nhận được những video này sớm trong khi giúp chúng tôi mang đến cho bạn nhiều nội dung tuyệt vời hơn!
Podcast (âm thanh): Tải xuống (Thời lượng: 5:12 - 4,8 MB)
Theo dõi: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Tải xuống (Thời lượng: 5:35 - 66.3MB)
Theo dõi: Apple Podcasts | Android | RSS
