Vệ tinh Planck mang tên
nhà vật lý người Đức Max Planck, cha đẻ của thuyết lượng tử. Kính thiên văn
Planck, được phóng lên quỹ đạo cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km, tức gấp chừng bốn
lần khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trăng, để quan sát những gì xẩy ra cách đây
gần 14 tỷ năm, vào thời điểm vũ trụ của chúng ta vừa mới ra đời. Planck là kính
thiên văn thứ ba được đưa vào không gian để quan sát gương mặt nguyên thủy của
vũ trụ, tiếp theo hai chiếc kính của Cơ quan không gian Mỹ Nasa, vệ tinh COBE
(cuối những năm 1980) và vệ tinh WMAP vào năm 2001.
Kính Planck đã hoàn thành
một sứ mệnh nghiên cứu được giới khoa học đánh giá là rất thành công. Hiện tại,
phi thuyền mang kính Planck bước vào giai đoạn nghỉ ngơi và sẽ được đưa lên một
quỹ đạo dành cho các vệ tinh « nghỉ hưu ». Nhân dịp này, RFI tiếng Việt có cuộc
phỏng vấn với nhà thiên văn Nguyễn Quang Riệu, nguyên giám đốc nghiên cứu Đài
Thiên văn Paris.
Ông Nguyễn Quang Riệu là
tác giả nhiều cuốn sách phổ biến thiên văn học bằng tiếng Việt, như "Bầu
trời tuổi thơ", NXB Giáo dục, 2002, "Lang thang trên dải Ngân
Hà", NXB Văn hóa thông tin, 1997, "Vũ trụ phòng thí nghiệm thiên
nhiên vĩ đại", NXB Giáo dục, 1995...
|
Nhà thiên văn học Nguyễn
Quang Riệu (DR)
|
|
RFI : Xin chào nhà thiên
văn Nguyễn Quang Riệu. Nhân dịp Planck hoàn tất sứ mệnh, xin ông cho thính giả
biết một đôi nét về trạm quan sát vũ trụ đặc biệt này.
Nguyễn Quang Riệu : Trong
nhiều năm qua, đã có một số kính thiên văn ngày càng lớn được phóng lên không
gian để quan sát ngày càng tỉ mỉ bức xạ vi ba phông vũ trụ (cosmic microwave
background). Bức xạ này là tàn dư của vụ nổ Big Bang khai sinh ra vũ trụ và đã
được phát hiện từ năm 1964 bởi hai nhà khoa học người Mỹ nghiên cứu trong lĩnh
vực vô tuyến tại công ty Bell Laboratories. Họ sử dụng một chiếc angten đặt trên
mặt đất và tình cờ thu được một bức xạ vi ba (tức là trên bước sóng vô tuyến)
đồng đều bao phủ khắp không gian. Vì khí quyển trái đất là một tấm màn hấp thụ
phần nào những bức xạ phát ra từ vũ trụ, nhất là trên bước sóng vô tuyến ngắn
và bước sóng hồng ngoại, cho nên sau này các nhà thiên văn phải phóng vệ tinh
chở kính thiên văn ra ngoài khí quyển trái đất để quan sát chi tiết bức xạ vi
ba phông vũ trụ. Những kính thiên văn phóng lên không gian có cùng một phát
hiện là : Bức xạ phông vũ trụ không đồng đều so với những kết quả đầu tiên thu
được trong angten đặt trên mặt đất.
Kính thiên văn Planck
được phóng vào mùa xuân năm 2009 bởi tên lửa Ariane 5 của Cơ quan Vũ trụ Châu
Âu, ESA. Ưu điểm của hệ kính Planck so với những kính phóng lên không gian
trước đây là những thiết bị thu tín hiệu cuả kính Planck được ướp lạnh xuống
tận 0,1 độ Kelvin, tức là thấp gần bằng không độ tuyệt đối (-273 độ Celsius),
nhằm giảm tối thiểu tiếng ồn của máy thu. Nhờ có ngành công nghệ tiên tiến về
mặt kỹ thuật ướp lạnh ở nhiệt độ rất thấp mà kính Planck mới được trang bị máy
thu tín hiệu có độ nhạy cao. Nhiệm vụ của kính Planck đã kết thúc vào tháng 10
năm 2013 sau khi lượng khí cuả bộ phận ướp lạnh đã cạn kiệt. Vệ tinh Planck là
vật thể lạnh nhất mà con người đã từng phóng vào vũ trụ.
|
Vị trí của vệ tinh Planck trong không gian hệ Mặt Trời. Ở giữa là Trái Đất, Mặt Trời ở bên trái và vệ tinh Planck nằm ở bên phải (liên tục tự quay tròn - một phút/vòng - để chụp các bức xạ phông vũ trụ).
Photo ESA
|
|
RFI : Thưa ông, vừa rồi
ông có nói đến “bức xạ phông vũ trụ”, mục tiêu nghiên cứu chính của kính
Planck, xin ông giải thích khái niệm này ?
Nguyễn Quang Riệu : Theo
thuyết Big Bang thì vũ trụ cực kỳ nóng sau khi vừa mới ra đời nên bị ion hóa,
tức là electron bị tách ra khỏi nguyên tử. Trong môi trường ion hóa, những hạt
photon, tức là những hạt ánh sáng, trong quá trình di chuyển thì va chạm với
electron và bị khuếch tán ra tứ phía nên vũ trụ bị mờ đục. Phải đợi khoảng 400
nghìn năm sau Big Bang, khi vũ trụ đã nguội dần thì những hạt electron mới tái
hợp được với những hạt ion. Bắt đầu từ thời điểm này, không còn electron để
khuếch tán những hạt photon nên photon chuyển động tự do và vũ trụ mới trở nên
trong sáng. Bức xạ phông vũ trụ quan sát được hiện nay là hình ảnh cuả vũ trụ
vừa mới ló sáng (tức vũ trụ ở tuổi 400.000 năm về sau). Những sự kiện đã từng
xẩy ra trong vũ trụ nguyên thủy ở những thời điểm xa xôi cùng quá trình tiến
hoá của vũ trụ được mô tả dựa trên những kết quả quan sát bức xạ phông vũ trụ
và những định luật vật lý.
Những kết quả thu được từ
những kính phóng lên không gian trước đây đã cho thấy là bức xạ phông vũ trụ
không hoàn toàn đồng đều. Biên độ cuả sự thăng giáng nhiệt độ trên vòm trời tuy
cực kỳ nhỏ, nhưng phản ánh một vũ trụ lổn nhổn vật chất. Phông vi ba vũ trụ có thể
được coi như một tấm thẻ căn cước chứa đựng những thông tin về vũ trụ sơ sinh.
Số liệu thu được bằng những kính không gian phóng trước đây và kính Planck
phóng mới đây đã được xử lý bằng kỹ thuật thống kê sử dụng sự phân bố và biên
độ cuả những thăng giáng nhiệt độ tương ứng với những cụm vật chất. Sau đó, các
nhà vật lý thiên văn dùng mô hình vũ trụ học để tính toán thành phần năng lượng
và vật chất trong vũ trụ.
Một mô hình về tiến hóa
của vũ trụ được giới thiên văn học hiện nay chấp nhận là khi vừa mới ra đời thì
vũ trụ cực kỳ nóng, cực kỳ đặc và cực kỳ nhỏ, những yếu tố để làm cho vũ trụ
bỗng phình ra gấp bội chỉ trong một khoảnh khắc. Hiện tượng này làm vũ trụ phát
triển và bành trướng chớp nhoáng và có thể được gọi là hiện tượng « lạm phát »
hoặc « lạm phình ». Vũ trụ nguyên thủy là một thế giới vi mô trong đó những
hiện tượng vật lý phải tuân theo những định luật của vật lý lượng tử. Trong vũ
trụ vi mô nguyên thủy những hạt vật chất xuất hiện rồi biến đi tức thì. Hiện
tượng này gọi là dao động lượng tử làm cho vũ trụ khi vừa mới ra đời không hoàn
toàn mịn màng và đồng đều. Những dao động lượng tử mới đầu ở dạng vi mô và được
trải rộng ra cùng với toàn thể vũ trụ sơ sinh sau khi hiện tượng lạm phát xẩy
ra để trở thành những cụm vật chất rải rắc khắp nơi trong vũ trụ. Những cụm vật
chất này là mầm mống của những chùm thiên hà trong vũ trụ.
Kết quả quan sát bằng
những kính thiên văn còn cho thấy đa phần vũ trụ là vô hình, bởi vì vũ trụ chứa
rất nhiều “năng lượng tối”, thành phần vật chất chỉ có khoảng 25% mà trong số
này đa phần lại là “vật chất tối”. Vật chất thường mà các nhà thiên văn phát
hiện được và nhìn thấy được và để sau này tạo ra những thiên hà và những ngôi
sao chỉ có vỏn vẹn khoảng 4%. Kính Planck cũng khẳng định đại thể những kết quả
đã đo được bằng những kính phóng trước đây. Vật chất tối không phát ra bức xạ
nào cả mà chỉ thể hiện thông qua sự tương tác với trường hấp dẫn. Những tia xạ
phát ra từ những thiên hà bị chệch hướng khi truyền gần những đám vật chất tối
do tác động của trường hấp dẫn của vật chất tối. Do đó, hình ảnh méo mó cuả
những thiên hà phản ánh sự hiện diện của vật chất tối. Còn vai trò của năng
lượng tối là làm vũ trụ dãn nở ngày càng nhanh. Tuy nhiên, bản chất cuả vật
chất tối và năng lượng tối vẫn chưa được xác định.
RFI : Xin ông cho biết
thêm về các phát hiện riêng của kính Planck trong cuộc hành trình thám hiểm 4
năm qua.
Nguyễn Quang Riệu : Kính
Planck có độ nhạy và độ phân giải cao. Mục tiêu cuả kính Planck là quan sát chi
tiết cấu trúc cuả bức xạ phông vũ trụ nhằm hoàn thành một mô hình thỏa đáng mô
tả nguồn gốc và sự tiến hoá cuả vũ trụ. Những kết quả sơ bộ cuả kính Planck
khẳng định phần nào những kết quả quan sát trước đây. Tuy nhiên, kết quả quan
sát bằng kính Planck chính xác hơn và xác định là vũ trụ có 13,82 tỷ năm tuổi,
tức là có tuổi cao hơn khoảng 70 triệu năm, so với tuổi xác định từ trước. Kính
Planck cũng cho thấy vũ trụ dãn nở chậm hơn. Số lượng của vật chất tối thì lớn
hơn và năng lượng tối thì ít hơn, so với những kết quả đã thu được. Những số
liệu này có ảnh hưởng đến việc nghiên cứu về sự tiến hoá của vũ trụ.
Những kết quả của kính
Planck hiện nay hãy còn là sơ bộ và dường như khẳng định là hiện tượng lạm phát
làm vũ trụ sơ sinh bỗng phình lên gấp bội là đã từng xẩy ra. Tuy nhiên, một số
chi tiết phát hiện được trong bức xạ phông vũ trụ bằng kính Planck vẫn chưa
được giải thích thỏa đáng bằng những mô hình lý thuyết. Kho số liệu dồi dào thu
được bằng kính Planck còn cần nhiều thời gian để được khai thác và sẽ đem lại
cho các nhà thiên văn những kết quả nhất quán hơn trong công việc nghiên cứu
nguồn gốc và sự tiến hoá cuả vũ trụ.
Kính Planck chụp bức xạ
phông vũ trụ (video của Cơ quan Không gian Châu Âu - ESA)
RFI : Nói đến kính Planck
không thể không nhắc đến kính thiên văn Herschel, được phóng cùng đợt với
Planck, đã “hoàn thành sứ mệnh” từ tháng 5 năm nay. Xin ông cho biết thêm về
chiếc kính này.
Nguyễn Quang Riệu : Kính
Herschel có đường kính tương đối lớn (3,5m) được phóng cùng chuyến với kính
Planck bằng tên lửa Ariane 5 và cũng có một hệ phổ kế được ướp lạnh xuống gần
tới không độ tuyệt đối. Kính Herschel được dùng để quan sát bức xạ phát ra bởi
những thiên thể chưa đủ nóng để phát ra ánh sáng mà chỉ phát ra bức xạ hồng
ngoại và vô tuyến. Mục tiêu cuả kính Herschel là tìm hiểu sự hình thành và sự
tiến hoá cuả các thiên thể và những hiện tượng lý-hoá liên quan đến những vấn
đề này.
Trong quá trình xử lý số
liệu nhằm quan sát bức xạ phông vũ trụ, trước hết các nhà thiên văn phải lọc ra
được bức xạ phát ra ở cận cảnh chồng lên bức xạ phông vũ trụ ở hậu cảnh. Vũ trụ
ở cận cảnh chính lại là những thiên hà và Ngân hà và được coi là những đối
tượng nghiên cứu không kém phần quan trọng và đã được quan sát bằng kính
Herschel.
Những thiên thể này gồm
cả những hệ thiên hà và những ngôi sao xa lắc hãy còn ở giai đoạn đang hình
thành. Bụi và khí trong môi trường liên sao cuả dải Ngân hà cũng được quan sát
để tìm hiểu quá trình hoá học dẫn đến sự hình thành những ngôi sao. Những đối
tượng này chủ yếu phát ra bức xạ hồng ngoại không nhìn thấy từ trái đất.
Herschel cũng đã phát hiện là những ngôi sao được hình thành trong những tinh
vân chứa tương đối nhiều bụi và phân tử. Tuy nhiên, những đám khí này vẫn cực
kỳ loãng, có mật độ chỉ thấp bằng khoảng một phần nghìn tỷ tỷ lần mật độ cuả
khí quyển trên bề mặt trái đất.
Các nhà thiên văn cũng
dùng kính Herschel để quan sát hiện tượng ra đời và chết đi của những ngôi sao.
Những vụ va chạm khủng khiếp giữa những thiên hà có khả năng gây ra sự bùng
phát hàng loạt ngôi sao nên cũng được quan sát. Môi trường xáo lộn xung quanh
lỗ đen khổng lồ ẩn náu ngay trong trung tâm Ngân hà cũng được quan sát bằng sự
đo đạc nhiệt độ và mật độ và sự chuyển động hỗn loạn cuả những đám khí ở môi
trường xung quanh lỗ đen.
Herschel phát hiện được
một thiên hà trong vùng vũ trụ xa xôi, khi vũ trụ mới có khoảng 800 triệu năm
tuổi, tức là rất sớm so với 13,82 tỷ năm tuổi cuả vũ trụ. Quan sát tỉ mỉ những
loại thiên thể non trẻ này giúp các nhà thiên văn kiểm nghiệm lý thuyết mô tả
quá trình hình thành các thiên hà. Vật chất tối đóng vai trò chủ chốt trong quá
trình hình thành các thiên hà cũng là mục tiêu quan sát.
Kính Herschel cũng được
dùng để thăm dò không gian ở rià hệ mặt trời, nơi có những thiên thể lạnh đóng
băng và là những thiên thể nhỏ nhất được hình thành ngay từ ban đầu trong hệ
mặt trời. Kích cỡ và đặc tính cuả hành tinh đã được xác định và sẽ được dùng để
tìm hiểu quá trình tiến hoá cuả hệ mặt trời.
Dựa trên những kết quả
quan sát phân tử nước và đồng vị của nước chứa nguyên tử deuterium trong các
sao chổi, kính Herschel phát hiện là nước biển trên trái đất cũng có những đặc
trưng cuả nước trên sao chổi. Sao chổi chứa rất nhiều nước đóng thành băng, cho
nên có khả năng trong quá khứ sao chổi đã là nguồn cung cấp nước cho những đại
dương trên trái đất, mỗi khi va chạm với trái đất.
Cũng như trường hợp kính
Planck, toàn thể những số liệu thu được bằng kính Herschel sẽ là một kho tàng
cung cấp những thông tin khoa học quý giá đối với các nhà vật lý thiên văn
trong cả một thập niên.
RFI : Xin cảm ơn nhà
thiên văn Nguyễn Quang Riệu đã giải thích về một số kết quả nghiên cứu thiên
văn về quá trình tiến hóa của vũ trụ, đặc biệt với kính thiên văn Planck. Trước
khi chia tay với thính giả, ông có chia sẻ gì thêm ?
Nguyễn Quang Riệu : Nhân
đây, tôi cũng xin được nhắc đến phi thuyền Voyager 1 (của Hoa Kỳ) phóng năm
1977 để thăm dò những hành tinh trong hệ mặt trời, đặc biệt là hai hành tinh
khổng lồ Mộc và Thổ. Voyager mang theo cái đĩa ghi tiếng kêu của cá voi và nhạc
cuả một ca sĩ rock’n’roll người Mỹ nổi tiếng những năm 60 cuả thế kỷ trước cùng
lời chào thân ái cuả nhân loại bằng đủ thứ tiếng. Các nhà khoa học ước mong là
nếu người ngoài hành tinh có chặn được phi thuyền Voyager thì có thể giải đoán
được những thông điệp thân thiện này và vị trí trong vũ trụ cuả trái đất trên
đó có nhân loại.
Các nhà thiên văn nhận
định rằng hiện nay Voyager đang bay trong một không gian mà những hạt vật chất
phun ra từ mặt trời bắt đầu tương tác với vật chất trong môi trường liên sao.
Đây là dấu hiệu chứng tỏ Voyager đang bay ở vùng rìa hệ mặt trời và sắp sửa từ
giã hệ mặt trời để tiếp tục cuộc hành trình trong không gian liên sao rộng mênh
mông. Voyager là một vật thể chế tạo bởi loài người và sẽ còn lang thang hầu
như là vĩnh cửu trong dải Ngân hà.
Có mô hình lý thuyết cho
rằng vũ trụ cuả chúng ta chỉ là một phần của một hệ đa vũ trụ vĩnh hằng và vô
tận, tương tự như một cái bọt xuất hiện đột xuất trong muôn vàn cái bọt khác
trong cốc rượu sâm banh. Những lý thuyết độc đáo và hấp dẫn để giải thích những
kết quả quan sát vũ trụ ở thời đại nguyên thủy hiện vẫn còn nằm trong phạm vi
khoa học viễn tưởng. Sử dụng những hệ kính thiên văn ngày càng lớn cùng những
mô hình lý thuyết ngày càng chính xác, các nhà thiên văn có khả năng sẽ tìm ra
được một kịch bản mô tả thỏa đáng số phận cuả toàn thể vũ trụ.
Xin chân thành cảm ơn nhà
thiên văn Nguyễn Quang Riệu đã dành thời gian cho cuộc phỏng vấn hôm nay.
Các tin bài liên quan
- Về các thông tin phổ cập khác liên quan đến kính Planck, quý vị có thể truy cập thêm trang web bằng tiếng Pháp dành cho công chúng mang tên "Planck HFI, un regard vers l'origine de l'univers".
Hé lộ về tuổi thơ vũ trụ
''Hướng tới vô tận'': Cuốn sách mới của nhà thiên văn Trịnh Xuân Thuận
Nasa trấn an : Thiên thạch bay "sát" trái đất nhưng không đáng lo
Ngày "Tận thế" của người Maya và thế giới chúng ta
Thiên văn học 2011 : Một năm nhiều phát hiện
Thiên văn học và khoa học công nghệ. Những triển vọng của Việt Nam ?
"Vũ trụ Huyền Diệu"
Năm Địa Cực Quốc tế
Hiện tượng thay đổi khí hậu toàn cầu
Hệ thống Thông tin Định vị Toàn cầu bằng vệ tinh
Nhà thiên văn vật lý Nguyễn Quang Riệu, giải thưởng Hàn Lâm Viện Khoa Học Pháp năm 1973
