Khi các kỹ sư và kỹ thuật viên làm việc siêng năng để chẩn đoán và phát triển một giải pháp (tốt nhất) hoặc giải quyết (tệ nhất) các vấn đề về con quay gần đây trong Kính viễn vọng Không gian Hubble, nó cho chúng ta một chút thời gian để kiểm tra và suy ngẫm về một số chiến công lớn nhất của nó khoa học. Đừng lo lắng, đài quan sát tuyệt vời trên bầu trời sẽ sớm xuất hiện bất cứ lúc nào (nhiều như chúng tôi muốn nâng cấp hoặc thay thế), vì vậy chúng tôi có thể tự tin mong đợi nhiều năm tuyệt vời hơn của thiên văn học. Nhưng Hubble đã hoạt động được gần ba thập kỷ nay; những gì nó đã đóng góp vào tổng số kiến thức của con người về vũ trụ?
Câu trả lời: rất nhiều. Và hôm nay tôi sẽ chỉ là một trong những điểm nổi bật.
Đo khoảng cách xa đến những thứ ở xa trong không gian không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Hóa ra, việc nói một điều gì đó sâu sắc như Hồi giáo Andromeda cách đó khoảng 2,5 triệu năm ánh sáng thực sự rất khó để thực hiện ở phần cuối. Các phép đo thiên văn học hiện đại dựa trên một tập hợp các kỹ thuật chồng chéo, đan xen, hoạt động đều đặn ra các khoảng cách lớn hơn bao giờ hết từ mặt trăng đến rìa của Vũ trụ quan sát được.
Một trong những mỏ neo quan trọng trong cái gọi là bậc thang khoảng cách vũ trụ này (vì nó giống như một chiếc thang khoảng cách đến vũ trụ) là một vật thể thiên văn kỳ lạ được gọi là biến Cepheid. Được đặt tên cho chòm sao vua nơi chúng được phát hiện lần đầu tiên, những ngôi sao này có một đặc tính rất kỳ dị và rất hữu ích: chúng đập.
Trong vài ngày, những ngôi sao này sẽ dần phát triển sáng hơn và mờ hơn, đạp xe qua một mô hình đáng tin cậy, lặp lại, đáng tin cậy. Và vào đầu năm 1900, một nhà thiên văn học có năng khiếu tuyệt vời tên là Henrietta Swan Leavitt đã phát hiện ra rằng các biến Cepheid này không phải là biến nhàm chán - chúng biến biến thú vị. Có một mối quan hệ rất tò mò giữa việc các ngôi sao này quay vòng sáng / mờ nhanh như thế nào và chúng thực sự sáng như thế nào (trong thuật ngữ thiên văn học, điều này được gọi là độ sáng).
Và nếu bạn biết thứ gì đó sáng như thế nào, bạn có thể tính khoảng cách. Hãy suy nghĩ về nó chỉ một chút với tôi để nhận ra rằng nó tuyệt vời như thế nào. Đi ra ngoài tối nay và nhìn vào một ngôi sao ngẫu nhiên. Chỗ đó cách đây bao xa? Hãy đoán ngẫu nhiên. Hãy tìm một ngôi sao sáng hơn. Có phải ngôi sao đó sáng hơn vì nó gần hơn? Hay là nó sáng hơn vì bạn chỉ biết, sáng hơn? Nó có một câu đố hóc búa, gây rắc rối cho cả những người có tư tưởng như Newton.
Nhưng nếu bạn biết độ sáng (độ sáng thực tế) của những ngôi sao đó, thì bạn có thể biết chắc chắn cái nào xa hơn và cái nào gần hơn. Đối với mỗi ngôi sao bạn có thể so sánh nó thật độ sáng đến độ sáng mà bạn đo được trên bầu trời, làm một chút nhưng lượng giác của trường trung học, và bạn sẽ biết khoảng cách đến những ngôi sao đó.
Điều này khó thực hiện với bất kỳ ngôi sao cũ nào, bởi vì nó khó có thể biết được độ sáng thực sự của chúng. Nhưng may mắn thay, Cepheids aren chỉ là bất kỳ ngôi sao cũ nào. Vì bạn có thể đo lường sự biến đổi của chúng và biến thể đó được kết nối trực tiếp với độ sáng của chúng, bạn có thể xác định khoảng cách của chúng một cách dễ dàng (tương đối).
Chính với Cepheids, Edwin Hubble lần đầu tiên phát hiện ra rằng thiên hà Andromeda là một) thiên hà của riêng mình và b) thực sự rất xa, mở ra bước nhảy vọt đầu tiên của chúng ta vào bối cảnh vũ trụ rộng lớn hơn. Và bây giờ bạn đã biết tại sao Hubble (Kính viễn vọng Không gian) được đặt theo tên của Hubble (người). Nhưng Cepheids chỉ có thể đưa chúng ta đến nay. Bạn vẫn phải quan sát một ngôi sao riêng lẻ và có một kính viễn vọng đủ nhạy để ghi lại sự biến đổi theo thời gian. Đây không phải là một kỳ công dễ dàng, và càng trở nên khó khăn hơn nhiều.
Để có được khoảng cách vũ trụ thực sự rộng lớn mà chúng ta biết và yêu thích ngày nay, chúng ta chuyển sang các kỹ thuật khác. Nhưng những kỹ thuật này (giả sử, nhìn vào một số loại siêu tân tinh) không có gì tốt ở gần đó, vì vậy Cepheids cung cấp điểm neo quan trọng để tiếp cận với giếng, sao.
Và đây là nơi Hubble chuyển giao một cách lớn. Hubble là một kính thiên văn lớn, có nghĩa là nó có thể nhìn thấy Cepheids rất xa. Và nó trong không gian, vì vậy, nó không phải lo lắng về bầu không khí phiền phức từ việc làm hỏng các phép đo của nó. Với những lợi thế và những tiến bộ khác, các nhà thiên văn học chúng ta có thể xác định khoảng cách tới ba chục thiên hà cách xa tới 65 triệu năm ánh sáng, với nhiều phép đo Cepheid trên mỗi thiên hà để thực sự khóa chúng.
Kết quả duy nhất này đã củng cố sự hiểu biết của chúng ta về khoảng cách vũ trụ, giúp chúng ta tìm hiểu thêm về mọi thứ từ lịch sử vũ trụ đến bản chất của năng lượng tối. Và đó chỉ là một lát cắt nhỏ của những gì đã đạt được với Hubble.
Đọc thêm: Kết quả cuối cùng từ Dự án chính của Kính viễn vọng Không gian Hubble để Đo Liên tục Hubble
