Những chòm sao 

Bầu trời đêm với muôn ngàn tinh tú luôn khiến chúng ta say mê. Từ rất lâu rồi những đốm sáng trên cao luôn chứa đựng những bí ẩn của vũ trụ và cả những khát vọng muốn khám phá nó của con người. Thuở xưa, khi cuộc sống con người còn gắn liền với thiên nhiên thì những ngôi sao những chòm sao trên bầu trời lại còn có những vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, như được dùng để xác định thời gian, mùa màng … xác định phương hướng cho những nhà thám hiểm trong những chuyến hải hành dong buồm ra khơi xa.

Bạn hãy cùng tôi lang thang trên bầu trời cùng với những chòm sao quan trọng trong việc định hướng đó là những chiếc la bàn thiên nhiên hay những “chìa khóa của bầu trời”.

Chòm sao Bắc Đẩu – Chòm sao Gấu Lớn (Ursa Major)

Ảnh : Chòm sao Gấu Lớn với bảy sao dạng gàu có tên gọi Bắc Đẩu.

Người Trung Quốc có câu “Biết được Bắc Đẩu, đi khắp thế gian”. Chòm sao Bắc Đẩu(1) ngày nay theo phân chia 88 chòm sao trên bầu trời của Hiệp Hội Thiên Văn Quốc Tế(2) thì nó là một phần của chòm sao Gấu Lớn (Ursa Major), đó là 7 ngôi sao có hình dạng chiếc gàu xuất hiện ở phía bắc khi hoàng hôn xuống trong những đêm mùa xuân và hè.

Thiên văn phương đông trong đó có Việt Nam gọi nó là Bắc Đẩu Thất Tinh, nó còn xuất hiện trong rất nhiều nền văn hóa, với người Mỹ nó có tên gọi “Cái Muỗng Lớn” (Big Dipper) vì hình dạng rất đặc biệt trên bầu trời.

Điểm đặc biệt của chòm Bắc Đẩu ngoài hình dạng ra chính là ở công dụng xác định phương hướng, nó giúp chúng ta xác định chính xác hướng bắc trong trường hợp khó quan sát được sao Bắc Cực (Polaris) – sao nằm tại cực bắc trong chòm Gấu Nhỏ (Ursa Minor) vốn không phải là một ngôi sao sáng lắm

Thẳng theo cạnh gàu nối liền 2 sao β và α của chòm Gấu Lớn là chỉ thẳng hướng bắc và gấp khoảng 5 lần đoạn đó sẽ giúp chúng ta tìm đến sao Bắc Cực.

Ngoài xác định phương hướng chòm Gấu Lớn còn là một chòm sao “chìa khóa” quan trọng giúp cho những người mới quan sát bầu trời định vị được các chòm sao khác quanh nó.

Ảnh: Chòm Gấu Lớn (Đại Hùng) thường được dùng để mốc để nhận diện các chòm sao quan trọng khác.

1. Đến chòm Sư Tử(Leo): Cạnh gàu từ sao δ đến γ sẽ dẫn ta đến sao Regulus là sao sáng nhất trong chòm Sư Tử còn được gọi là trái tim của mãnh sư.

2. Đến chòm Mục Phu(Bootes): Nương theo cán gàu vẽ một đường cong ra ngoài, lấy tâm là sao Denebola là sao sáng ở đuôi của chòm Sư Tử ta sẽ nhìn thấy ngôi sao Arcturus có màu vàng cam trong chòm Bootes. Arcturus rất dễ nhận biết vì nó là sao sáng thứ 3 trên bầu trời đêm.

3. Đến chòm Song Tử(Gemini): Nối 2 ngôi sao δ và sao β, ta lại kẻ một vạch dài ra phía trước, đường ấy sẽ dẫn tới sao Castor trong chòm Song Tử. Sẽ không khó để nhận biết chòm Song Tử với hai anh em sao sáng Pollux và Castor cạnh nhau ở phần đầu của chòm.

4. Đến chòm Tiên Hậu(Cassiopeia): Từ ngôi sao ε của chòm Gấu Lớn, ta nối thẳng vào sao Bắc Cực và kẻ một đường nối đi suốt luôn sang hướng bên kia thì găp sao γ của chòm Tiên Hậu. Chòm Tiên Hậu có dạng chữ M ở phía đối diện với chòm Gấu Lớn qua sao Bắc Cực nên khi chòm Gấu Lớn bắt đầu lặn mất thì chòm Tiên Hậu mới hiện lên ở hướng đông và ngược lại.

5. Đến chòm Ngự Phu(Auriga):Ở cuối cán gàu có 2 ngôi sao là η và ζ. Ta lại nối 2 sao đó và vạch một đường kẻ dài ngang phía trên miệng gàu. Nó sẽ dẫn đến ngôi sao Capella trong chòm Ngự Phu.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Chòm Sao Thợ Săn(Orion)

Chòm sao Orion, chòm sao đặc trưng của bầu trời mùa đông và mùa xuân

Chòm sao Thợ Săn là chòm sao của mùa đông, hẳn bất kì ai trong số chúng ta cũng ấn tượng với hình dáng như chiếc nơ của nó với 3 sao thẳng hàng nằm ở thắt lưng của chàng tráng sĩ.

Ở Việt Nam trong dân gian còn có tên gọi là Sao Cày cho phần giữa của chòm vì nó giống như hình của chiếc lưỡi cày.

Trong trường ca Odyssey của Homer, chòm sao Orion là một trong những chiếc la bàn tự nhiên mà chàng Odysseus đã sử dụng trong chuyến hải trình dài dằng dặc của mình tìm đường về với quê hương.

Phía dưới 3 sao thắt lưng thẳng hàng của chòm cũng là 3 đốm sáng nhỏ thẳng hàng tạo thành thanh kiếm của chàng Orion, vùng giữa chính là cụm tinh vân Orion nổi tiếng: M42, M43…

Thẳng theo hướng của thanh kiếm là gần như chính xác hướng Nam, quả là một chiếc la bàn tự nhiên tuyệt diệu.

Từ chòm Orion chúng ta có thể tìm ra rất nhiều chòm sao khác xuất hiện vào mùa đông và đều là những chòm sao sáng của bầu trời.

1- Sao Sirius và chòm Canis Major (Đại Khuyển)

Hãy kéo dài 3 sao thẳng hàng ở thắt lưng của Orion bạn sẽ gặp một ngôi sao sang xanh rực rỡ đó chính là sao Sirus trong chòm Đại Khuyển. Sirius còn gọi là sao Thiên Lang, ngoại trừ các hành tinh nó là ngôi sao sáng nhất của bầu trời đêm. Sirius cách chúng ta 8.6 năm ánh sáng.

2- Sao Procyon – Chòm Canis Minor (Tiểu Khuyển) và Tam Giác Mùa Đông

Procyon là ngôi sao sáng thứ 8 trên bầu trời cùng với Sirus và Betelgeuse (chòm Orion) tạo thành một tam giác đều với 3 đỉnh rực sáng.

3-Sao Aldebaran và chòm Taurus (Kim Ngưu) – Cụm sao Tua Rua

Aldabaran, ngôi sao có màu đỏ cam là một nhánh của chữ V- sừng bò của chòm Taurus. Nó là ngôi sao sáng thứ 13 trên bầu trời. Hãy kẻ đường thẳng từ 3 sao thắt lưu của Orion nhưng ngược hướng với Sirus để tìm ra Aldebaran.

Gần chòm Taurus có một cụm sao mờ rất nổi tiếng đó là Pleiades hay ở Việt Nam còn gọi là Tua Rua. Cụm sao này còn gọi là sao Mạ vì xuất hiện lúc sáng sớm vào đầu tháng 6 thời điểm gieo mạ.

4- Chòm Gemini (Song Tử)

Sẽ không khó xác định chòm Gemini vào lúc này( tháng 2/2008) vì đang có Sao Hỏa sáng đỏ ở trong chòm. Nhưng vào những lúc khác bạn có thể dùng sao Betelguese và thắt lưng của Orion để xác định sao hai sao Pollux và Castor trong chòm Gemini.

5- Chòm sao Auriga (Ngự Phu)

Ở trên đầu của chòm sao Orion, xuôi theo thanh kiếm về hướng bắc các bạn sẽ bắt gặp một chòm sao có hình ngũ giác đó là chòm Auriga(Ngự Phu) trong đó có sao Capella là sao sáng thứ 6 của bầu trời.

6- Lục Giác Mùa Đông

Các sao sáng của những chòm sao trên hợp thành các đỉnh của 1 lục giác gọi là Lục Giác Mùa Đông.

Các sao sáng tạo thành 6 đỉnh của Lục Giác Mùa Đông

Đỉnh lục giác là các sao:

-Sirius: sao sáng nhất bầu trời (chòm Canis Major – Đại Khuyển)

-Rigel: sáng thứ 7 (Chòm Orion- Thợ săn)

-Aldebaran: sáng thứ 13 (Chòm Taurus – Kim Ngưu)

-Capella : sáng tứ 6 (chòm Auriga – Ngự Phu)

-Pollux và Castor: sáng thứ 16 và 45 (chòm Gemini – Song Tử)

-Procyon: sáng thứ 8 (chòm Canis Minor – Tiểu Khuyển)

-----------------------------------

Tham gia ngày: 29-04-2008

Chủng tộc:

Bài gửi: 538

Cấp Độ: 60

Rep: 2930

Chòm Sao Thiên Nga – Thập Tự Phương Bắc

Chòm sao Thiên Nga (Cygnus) xuất hiện trên bầu trời vào những đêm hè với Ngân Hà tựa như dải lụa bạc vắt ngang bầu trời. Sông Ngân khi chảy qua chòm Thiên Nga thì tách ra làm hai nhánh và đây cũng là nơi Ngân Hà nhìn rõ nhất.

Chòm Thiên Nga còn có tên gọi khác là Thập Tự Phương Bắc vì hình dạng như cây thánh giá của nó đối ngược với chòm Thập Tự Phương Nam. Cũng như chòm Thập Tự Phương Nam đây là chòm sao quan trọng trong việc định hướng, đường thẳng nối sao Deneb sao sáng nhất trong chòm ở đỉnh thập tự với sao Gienah ở cạnh sẽ chỉ gần như chính xác hướng Bắc.

Tam giác mùa hè

Theo dòng chảy của sông Ngân chúng ta sẽ bắt gặp tam giác mùa hè với 3 sao sáng: Vega (chòm Lyra – Thiên Cầm) , Deneb (chòm Cygnus - Thiên Nga) và Altair (chòm Aquila – Đại Bàng) với sao Altair là đỉnh nhọn hướng về phía Nam.

Tam giác mùa hè

Mỗi năm vào tháng 7 với những cơn mưa không dứt, khiến chúng ta nhớ lại câu chuyện buồn của Ngưu Lang – Chức Nữ. Dòng sông Ngân ngăn đôi hai bờ, Ngư Lang ( sao Altair) ở bờ Tây còn nàng Chức Nữ phía bờ Đông xa hơn về phương bắc. Sao Ngưu Lang rất dễ nhận biết vì cạnh nó nằm giữa và gần như thẳng hàng với hai sao nhỏ.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Chòm Sao Crux - Thập Tự Phương Nam (Nam Thập)

Chòm sao Nam Thập gắn liền với hình ảnh của những vùng đất cực nam, hình ảnh nó xuất hiện trên lá cờ các nước của Châu Đại Dương.

Trên hải trình xuôi về phương nam khám phá ra các vùng đất mới, khi qua khỏi đường xích đạo và càng dần về phương nam thì các chòm sao dùng để định hướng như Bắc Đẩu và sao Bắc Cực không còn quan sát được nữa. Lúc này chòm Nam Thập chính là chiếc la bàn tin cậy cho các nhà thám hiểm.

Khác với bắc cực, nam cực không có sao để làm mốc.Thật ra là có, đó là sao Sigma(σ) của chòm Octans (Kính bát phân), chòm sao được đặt theo tên của một dụng cụ đo góc trong thiên văn và hàng hải. Thế nhưng, với độ sáng biểu kiến là + 5.5 gần như sao Sigma Octantis cực kì khó nhận biết bằng mắt thường. May mắn thay, chòm Nam Thập cũng hữu dụng như chòm Bắc Đẩu để xác định phương hướng. Kéo dài cây thánh giá sẽ cho ta gần như chính xác hướng nam.

Ảnh: Sử dụng chòm Nam Thập để xác định hướng Nam

Chúng ta đã dạo một số chòm sao qua các chòm sao có tác dụng định hướng của bầu trời đêm. Nắm được qui luật và các đặc điểm của bầu trời sẽ khiến bạn càng yêu nó hơn. Bất cứ lúc nào bạn ra ngoài và có một bầu trời sao lấp lánh ở trên đầu, hãy đừng quên quan sát nhé

Mộng Tiên - HAAC

Tài liệu tham khảo:

[1] - Hình ảnh các chòm sao http://www.dibonsmith.com/constel.htm

[2] - Orion as a guide http://www.coldwater.k12.mi.us/lms/p...ori-guide.html

-------------------------------------------------------------------------

Chú thích

(1) Không hiểu tại sao từ lâu có rất nhiều người dùng tên gọi Bắc Đẩu cho sao Bắc Cực(Polaris), thậm chí là trong cả sách giáo khoa. Trong chương trình “Đường Lên Đỉnh Olympia” gần đây cũng có đáp án gọi Bắc Đẩu cho sao Bắc Cực. Đây là sự nhầm lẫn trong tên gọi.

Về tên gọi Bắc Đẩu: "Đẩu" ( 斗 4nét ) có nghĩa là cái đấu, cái chén, cái vại... Bắc Đẩu ( 北斗) thực chất không phải một ngôi sao mà là một mảng sao gồm 7 sao, chúng có vị trí sắp xếp trông tựa cái xoong, cái gàu múc nước....(tức"đẩu"). Chòm bắc đẩu theo thiên văn hiện đại là 7 sao chính của chòm Gấu Lớn. Ngoài Bắc Đẩu Thất Tinh còn có tên gọi Nam Đẩu Lục Tinh là 6 sao có hình cái gàu tương tự trong chòm Cung Thủ (Sagittarius).

(2) Hiệp Hội Thiên Văn Quốc Tế – International Astronomical Union (IAU) đã chia bầu trời thành 88 chòm sao. Các tên gọi như Bắc Đẩu, Big Dipper với phần sao của chòm Gấu Lớn, hay Thần Nông đối với chòm sao Bọ Cạp chỉ là tên gọi tương ứng trong các nền văn hóa với một phần của các chòm sao theo ranh giới hiện nay. Ở tiếng Anh người ta gọi các tên dạng này là “asterism”- các chòm sao không chính thức, để phân biệt với “constellation”- các chòm sao chính thức.

8 bí ẩn của vũ trụ

Qiuhuai

Sample image

tạp chí Science đã ra chọn 8 câu đố đưa cho các nhà thiên văn học ngày nay.

Bức ảnh của gồm gần 10.000 thiên hà gọi là Hubble Ultra Deep Field. Các thiên hà được chụo ở mọi tuổi, hình dáng, kích cỡ màu sắc.

Bản quyền: NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team

Để tổng kết 1 số những bí ẩn lâu đời nhất của thiên văn học, tạp chí Science đã liệt kê với sự giúp đỡ của các nhà văn khoa học và thành viên Hội Đồng Các biên tập đã chọn 8 câu đố đưa ra cho các nhà thiên văn học ngày nay.

Cụm thiên hà Abell 1689 nổi tiếng về cách nó bẻ cong ánh sáng trong 1 hiện tượng gọi là lăng kính trọng lực. Nghiên cứu mới về cụm này cho thấy bí mật về làm thế nào năng lượng tối tạo nên vũ trụ.

Bản quyền: NASA, ESA, E. Jullo (JPL/LAM), P. Natarajan (Yale) and J-P. Kneib (LAM)

1. Năng lượng tối là gì?

      Vào những năm 1920, nhà thiên văn học Edwin Hubble đã khám phá ra vũ trụ không tĩnh mà đang mở rộng. Vào năm 1998, Kính viễn vọng Hubble, theo tên nhà thiên văn học, nghiên cứu các siêu tân tinh xa xôi và phát hiện ra rằng vũ trụ giãn nở chạm chạp cách đây rất lâu so với tốc độ hôm nay.

      Khám phá gây shock này đánh đố các nhà khoa học, những người đã từng nghĩ trọng lực dần dần làm chậm sự giãn nở của vũ trụ, hay thậm chí làm nó bị co lại. Sự giải thích cho sự giãn nở nhanh dần của vũ trụ dẫn đến năng lượng tối, thứ được cho là năng lượng bí ẩn kéo vũ trụ xa nhau với tốc độ nhanh dần.

      Trong khi năng lượng tối bị cho là tạo nên xấp xỉ 73% của vũ trụ, lực còn lại bị lờ đi và chưa trực tiếp được chỉ ra.

"Năng lượng tối có thể chưa lộ bản chất” tác giả khoa học cho tờ Science Adrian Cho viết. "Tuy vậy, các nhà khoa học vẫn còn có thể lạc quan vì tự nhiên sẽ hợp tác và rằng họ sẽ tìm ra bản chất của năng lượng tối”

Bức ảnh màu thật của các thiên hà chụp bởi kính Hubble của NASA và Canada-France-Hawaii ở Hawaii.

Bản quyền: NASA, ESA, CFHT, CXO, M.J. Jee (University of California, Davis), and A. Mahdavi (San Francisco State University)

2. Vật chất tối nóng như thế nào?

      Trong những năm 1960 và 1970, các nhà thiên văn học đưa ra giả thiết là có thể có nhiều khối lượng trong vũ trụ hơn những gì nhìn thấy. Vera Rubin, nhà thiên văn học tại viện Carnegie của Washington, nghiên cứu tốc độ của các ngôi sao tại nhiều địa điểm trong thiên hà.

      Rubin quan sát rằng không có sự khác biệt rõ ràng nào về vận tốc của các ngôi sao tại trung tâm thiên hà so với những những ngôi xa hơn. Những kết quả này dường như đi ngược lại vật lý Newton cơ bản, cho rằng những ngôi sao ở ngoại ô thiên hà sẽ quay chậm hơn.

      Các nhà thiên văn học giải thích hiện tượng này với khối lượng vô hình gọi là vật chất tối. Thậm chí kể cả khi nó không thể bị nhìn thấy, vật chất tối cũng có khối lượng, vì thế các nhà nghiên cứu suy ra sự tồn tại của nó dựa vào lực hấp dẫn kéo nó khỏi vật chất thường.

      Vật chất tối được cho là tạo nên 23% vũ trụ, tỏng khi 4 % của vũ trụ được tạo nên bởi vật chất thường, bao gồm các ngôi sao, hành tinh và con người.

      "Các nhà khoa học vẫn không biết vật chất tối là gì nhưng điều đó sẽ sớm thay đổi” Cho viết “ Trong vòng nhiều năm, các nhà vật lý có thể xác định các hạt của nó”

      Nhưng trong khi các nhà thiên văn học có thể sớm xác định các hạt của vật chất tối, những điều về vật chất vẫn còn bỏ ngỏ.

     "Cụ thể, nghiên cứu về các “thiên hà lùn” gầy gò có thể kiểm tra liệu vật chất tối có lạnh như băng theo lý thuyết thông thường không hay ấm hơn- câu hỏi cần thiết là các hạt có khối lượng của vật chất tối như thế nào” Cho giải thích.

Các nhà khoa học sử dụng Chandra X-ray Observatory của NASA và ESA's XMM- Newton để xác định hồ chứa khí nằm dọc cấu trúc hình tường bao của các thiên hà khoảng 400 triệu năm ánh sáng từ Trái Đất. Khám phá này là bằng chứng mạnh nhất “vật chất” tối trong vũ trụ bên cạnh được xác định trong 1 mạng lưới lớn đầy khí nóng sáng.

Bản quyền: Spectrum: NASA/CXC/Univ. of California Irvine/T. Fang Illustration: CXC/M. Weiss

3. Các baryons bị mất là gì?

       Nếu năng lượng tối và vật chất tối kết hợp để tạo nên 95% vũ trụ , vật chất thường tạo nên 5% còn lại. Vậy là hơn 1 nửa vật chất thường bị mất.

      Nó được gọi là vật chất baryonic tạo nên bởi các hạt như matter protons và electrons tạo nên hầu hết khối lượng nhìn thấy của vũ trụ.

      "Khi các nhà thiên văn học đếm các baryons từ vũ trụ ban đàu đến ngày nay, tuy nhiên , số lượng bị tụt 1 cách bí ẩn, như thể chúng nhanh chóng biến mất qua quá trình lịch sử” " Yudhijit Bhattacharjee, tại Science, đã viết.

     Theo Bhattacharjee, nhà vật lý thiên văn nghi ngờ rằng vật chất baryonic bị mất có thể tồn tại giữa các ngân hà như 1 vật chất ấm nóng cỡ trung bình giữa các ngân hà (WHIM).

      Vị trí baryons bị mất của vũ trụ tiếp tục là ưu tiên trong giới thiên văn bởi vì những quan sát này giúp các nhà nghiên cứu hiểu làm thế nào cấu trúc vũ trụ và ngân hà phát triển theo thời gian.

Bên trái: Bức ảnh sóng shock được tạo laze. Màu sáng hơn tương xứng với vùng đa dạng hay nhiệt độ cao. Bên phải: sự mô phỏng sóng shock phá hủy suốt pha tiền thiên hà đang hiện lên.

Bản quyền: A. Ravasio (LULI), A. Pelka (LULI), J. Meinecke (Oxford) and C. Murphy (Oxford)/ F. Miniati (ETH).

4. Các ngôi sao nổ như thế nào?

      Khi ngôi sao khổng lồ dùng hết nguyên liệu sẽ chết, nó khởi động 1 vụ nổ lớn gọi là siêu sao mới, nó tỏa sáng hơn cả thiên hà trong 1 thời gian ngắn.

      Qua nhiều năm, các nhà khoa học đã nghiên cứu siêu sao mới và tái tạo nó sử dụng cá mẫu máy tính tinh vi nhưng làm thế nào mà vụ nổ vĩ đại này có thể xảy ra vẫn là 1 câu đố còn dang dở.

       "Trong những năm gần đây, sự tiến bộ tỏng siêu máy tính đã có thể giúp các nhà thiên văn học mô phỏng điều kiện bên trong của các ngôi sao với càng nhiều sự tinh vi giúp họ hiểu rõ hơn nguyên lý vụ nổ sao" Bhattacharjee viết. "tuy vậy, nhiều chi tiết của những gì đang diễn ra bên trong ngôi sao dẫn đên vụ nổ cũng như làm thế nào vụ nổ lan rộng vẫn còn là 1 bí ẩn."

Minh họa này cho thấy thiên hà lúc chưa đên 1 tỷ năm sau vụ nổ Big Bang, khi vũ trụ vẫn 1 phần bị tràn ngập sương Hidro hấp thụ ánh tia cực tím.

Bản quyền: ESO/M. Kornmesser

5 .Điều gì đã tái ion hóa vũ trụ?

      Lý thuyết được chấp nhận rộng rãi cho nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ là thuyết Big Bang, nó nói rằng vũ trụ bắt đầu là 1 điểm đặc, vô cùng nóng trong 13.7 tỷ năm.

      Pha động lực trong lịch sử của vũ trụ ban đầu, xấp xỉ 13 tỷ năm trước, được biết đến như thời kỳ tái ion hóa. Suốt thời kỳ này, sương khí Hidro trong thời kỳ đầu vũ trụ đã được xóa đi và trở thành trong suốt với tia cực tím lần đầu tiên.

      "Vài 400.000 năm sau Big Bang, photon và electron đã bị lạnh đi đủ để lực hấp dẫn kép chúng với nhau tạo thành phân tử hidro trung hòa" nhà văn khoa học Edwin Cartlidge đã viết . "Các photon bất ngờ , trước đó đã phát tán electron, có thể đi tự do xuyên vũ trụ."

      Vài trăm triệu năm sau, các electron lại bị bật ra khỏi phân từ.

   "Tuy nhiên, lần này, sự mở rộng của vũ trụ đã phân tán các photon và electron đủ để nguồn năng lượng mới ngăn chúng không tái kết hợp. "Hỗn hợp các hạt" cũng loãng đủ để nhiều photon nhất có thể đi qua không bị ngăn trở. Kết quả là , hầu hết vật chất vũ trụ trở thành các plasma bị ion hóa truyền ánh sáng vẫn còn đến hôm nay"

Chỉ có 1 ít điều đã biết về các tia vũ trụ năng lượng siêu cao thường phân tán trong khí quyển. Kêt quả IceCube hiện nay thách thức 1 trong những lý thuyết hàng đầu rằng chúng từ vụn bùng nổ tia Gamma.

Bản quyền: NSF/J. Yang

6. Nguồn gốc các tia vũ trụ đầy năng lượng nhất là gì?

       Nguồn của các tia vũ trụ đã làm đau đầu các nhà thiên văn học trong thời gian dài, họ dã dành thời gian 1 thế kỷ để nghiên cứu nguồn gốc các hạt mang điện này.

      Các tia vũ trụ có các hạt hạ nguyên tử- phần lớn là photon , electron, và hạt nhân mang điện của các nguyên tố cơ bản— chảy đến hệ mặt trời của chúng ta từ nơi xa xôi trong vũ trụ. Khi các tia vũ trụ đến hệ mặt trời từ nơi nào đó trong thiên hà, đường đi của chúng bị bẻ cong do từ trường của mặt trời và Trái đất.

       Những tia vũ trụ mạnh nhất đầy năng lượng kỳ lạ, với năng lượng lên đến 100 triệu lần các hạt nhân tạo. Nhưng nguồn gốc của chúng vẫn là bí ẩn.

       "Sau 1 thế kỷ nghiên cứu tia vũ trụ, những vị khách đầy năng lượng từ không gian vẫn còn là bí ẩn khó giải đáp và vẫn là 1 câu hỏi trong nhiều năm" Daniel Clery nói, quyền biên tập tin tức tại tờ Science.

7. Tạo sao hệ mặt trời lại kỳ quái đến vậy?

       Khi các nhà thiên văn học và những người quan sát khám phá ra các hành tinh lạ quanh các ngôi sao khác, các nhà nghiên cứu đang cố hiểu bản chất duy nhất của hệ mặt trời chúng ta.

      Ví dụ, trong khi cực kỳ đa dạng, 4 hành tinh bên trong cùng đều có vỏ đá và lõi kim loại. $ hành tinh ngoài cùng lại khác nhau và đều sở hữu những đặc điểm riêng biệt. Các nhà khoa học đã nghiên cứu quá trình hình thành các hành tinh với hy vọng biết được hệ mặt trời tạo ra như thế nào, nhưng câu trả lời không đơn giản.

       "Phủ bóng lên các nỗ lực giải thích sự đa dạng của các hành tinh, tuy vậy, lại là những bóng ma lạnh lẽo của cơ hội ngẫu nhiên" Richard Kerr, nhân viên tại tờ Science đã viết. "Sự mô phỏng máy tính cho thấy sự hỗn loạn của các ước tính về các hành tinh va chạm lẫn nhau trong hệ hành tinh vẫn đang hình thành của chúng ta có thể dễ dàng như khi dẫn đến 3 đên 5 hành tinh thay vì 4."

       Nhưng nghiên cứu về thế giới ngoài hành tinh có thể giúp các nhà khoa học hy vọng thu được cái nhìn sâu hơn vào các hành tinh gần với chúng ta.

       Kerr viết: "sự giúp đỡ có thể đến từ các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác. Khi những người săn các hành tinh ngoài hệ thu nhặt các hành tinh với quỹ đạo và khối lượng , họ sẽ có được số lượng lớn các hành tinh lớn hơn nữa để cân nhắc, bên ngoài những gì các hệ hàng xóm của chúng ta đem lại . Có lẽ các abnr mẫu sẽ kết hợp trong sự đa dạng ban đầu."

Chiếc lông vũ khổng lồ bằng khí được ion hóa gọi là PLasma (bên phải) phóng ra khỏi mặt trời từ điểm đen 1283 trong bức ảnh chụp bởi NASA's Solar Dynamics Observatory. ĐIểm đen này phun ra 4 cơn bão và 3 gió mặt trời từ 6-8/9/2011.

Bản quyền: NASA/SDO/AIA

8. Tại sao tầng nhật hoa của mặt trời lại nóng đến thế?

      Khí quyển bên ngoài siêu nóng của mặt trời, và sứ nóng điển hình lên từ 900.000 độ F (500.000 độ C) đến 10.8 triệu độ F (6 triệu độ C)

      Kerr nói "Ở phần thế kỷ tốt đẹp hơn, các nhà vật lý mặt trời đã đau đầu với bí ẩn về khả năng của mặt trời khi nó tái làm nóng tầng nhật hoa của mình, chiếc vương miện mỏng manh bao quanh bằng ánh sáng hiện lên sáng chói khi nhật thực toàn phần"

      Các nhà thiên văn học đã thu hẹp đối tượng tình nghi là nguồn năng lượng bên dưới bề mặt nhìn thấy, và từ trường của mặt trời. Nhưng về sự hoạt động chi tiết của sự làm nóng tầng nhật hoa vẫn chưa sáng tỏ.

       Kerr viết: "Chỉ việc từ trường chuyển năng lượng đang có nhiều tranh cãi và làm thế nào năng lượng được dự trũ và để nó đến được tầng nhật hoa thì càng bí ẩn hơn".

Hố đen - Cái nhìn toàn cảnh (Phần 5)

Sample image

Đi vào hố đen, Hố đen quay và Quan sát hố đen

Đi vào hố đen

Ảnh hưởng của trường hấp dẫn của lỗ đen có thể xác định từ lý thuyết tương đối. Khi một vật thể tiến lại gần tâm của lỗ đen không quay (hố đen Schwarzschild) thì người quan sát từ xa sẽ thấy vật thể đó tiến đến chân trời sự kiện một cách chậm dần vì một quang tử từ vật thể đó phải mất một thời gian lâu hơn để thoát ra khỏi ảnh hưởng của lỗ đen để cho người quan sát biết số phận của vật thể đó.

Đối với bản thân vật thể, nó sẽ đi qua chân trời sự kiện và đến điểm kỳ dị, hoặc vào tâm của lỗ đen trong một khoảng thời gian hữu hạn. Khi nó đi qua chân trời sự kiện thì ánh sáng không thể thoát khỏi lỗ đen được nữa nên người quan sát ở ngoài lỗ đen sẽ không còn có thể biết thông tin của vật thể. Khi vật thể tiến gần hơn nữa đến điểm kỳ dị, nó sẽ bị kéo dài ra và ánh sáng phát ra từ phần vật thể gần lỗ đen nhất sẽ bị dịch chuyển đỏ (hiệu ứng Doppler cho ánh sáng) cho đến khi tất cả các phần biến mất.

Gần điểm kỳ dị, sự sai khác của trường hấp dẫn giữa điểm gần và điểm xa trên vật thể rất lớn, điều này sẽ tạo nên một lực thủy triều làm cho vật thể bị kéo và bị xé ra, điều này được gọi là quá trình "tạo mì ống" (spaghettification).

Ở khoảng cách đủ xa, các hạt có thể di chuyển tự do theo mọi hướng.

Gần giới hạn chân trời sự kiện, không-thời gian bị uốn cong, các hạt có xu hướng chuyển động về phía lỗ đen.

Phía trong chân trời sự kiện, các hạt đều chuyển động vào tâm lỗ đen, không thể thoát được

 Hố đen quay

Karl Schwarzschild trình bày phương trình của mình đối với một hố đen được giả thuyết là không tự quay quanh trục.Vì vậy các nhà khoa học gọi một hố đen giả thuyết không quay là hố đen Schwarshild.Kiểu hố này khá tốt khi dùng để tính toán khoảng cách từ điểm kỳ dị tới chân trời sự kiện.Nhưng nó có chính xác khi biểu diễn trạng thái của một hố đen thực sự hay không?Hầu hết các nhà vật lý cho là không.Lý do là vì họ đã biết rằng tất cả các thiên thể quan sát được trong vũ trụ đều vừa quay quanh trục vừa tạo ra một tính chất đo đạc được là momen động lượng.

Momen động lượng là xu hướng một vật thể đang quay tiếp tục giữ sự tự quay đó.Nếu vật thể đó lớn hơn hay nhỏ đi,năng lượng quay ban đầu của nó vẫn được bảo toàn nhờ điều chỉnh vận tốc quay cho thích hợp.Hiệu ứng này có thể thấy khi một ngôi sao suy sập thành sao notron.Ngôi sao ban đầu tự quay với vận tốc xác định.Sau khi suy sập,momen động lượng của nó được chuyển sang sao notron nhỏ hơn nhiều,lúc này nó có thể quay với vận tốc nhiều vòng trên giây.Điều này là bằng chứng cho thấy hố đen cũng đi theo cảnh tương tự.Isaac Asmov tóm tắt như sau:

“Khi một ngôi sao suy sập,để được như vậy,vận tốc tự quay phải tăng lên.Sự suy sập càng nhiều,vận tốc tự quay của nó càng lớn.Một ngôi sao notron mới có thể quay hàng ngàn vòng trên giây.Hố đen phải quay nhiều hơn vậy.Không có cách gì chỗi cãi được điều đó.Chúng ta có thể nói mọi hố đen đều có khối lượng và momen động lượng.”

Như vậy,cái chúng ta cần khi Schwarzschild công bố tính toán của mình cho các hố đen không quay là một đáp án toán học biểu diễn dùng được cho các hố đen quay,vì người ta tin rằng mọi hố đen đều quay.Mục tiêu này đạt được vào năm 1963 nhờ nhà thiên văn học New Zealand tên Roy P.Kerr,kể từ đó,để vinh danh Kerr,các nhà khoa học thường gọi các hố đen quay là hố đen Kerr.

Về lý thuyết, chân trời sự kiện của một lỗ đen không quay là một hình cầu, và điểm kỳ dị của nó là một điểm. Nếu lỗ đen có mô men góc (thừa hưởng từ ngôi sao quay trước khi bị suy sập thành lỗ đen) thì nó sẽ kéo theo cả không-thời gian xung quanh chân trời sự kiện. Vùng không gian xung quanh chân trời sự kiện được gọi là hình cầu sản công (Ergosphere) và có dạng một hình e-líp. Vì hình cầu sản công định vị bên ngoài chân trời sự kiện nên các vật thể có thể tồn tại bên trong hình cầu sản công mà không bị rơi vào hố đen. Tuy nhiên, vì bản thân không-thời gian chuyển động bên trong hình cầu sản công nên các vật thể không thể có một vị trí cố định. Các vật thể trượt trên hình cầu sản công vài lần có thể bị văng ra ngoài với vận tốc rất lớn và giải thoát năng lượng (và mô men góc) khỏi lỗ đen - do đó mới có tên "hình cầu sản công" vì nó có khả năng tạo ra công cơ học.

Mô hình hố đen với hình cầu sản công

Quan sát hố đen

Lý thuyết cho thấy rằng chúng ta không thể quan sát lỗ đen một cách trực tiếp bằng ánh sáng phát xạ hoặc phản xạ vật chất bên trong lỗ đen. Tuy nhiên, các vật thể này có thể được quan sát một cách gián tiếp các hiện tượng xung quanh chúng như là thấu kính hấp dẫn và các ngôi sao chuyển động xung quanh một vật dường như vô hình.

Hiệu ứng đáng nghi ngờ nhất là vật chất rơi vào lỗ đen (giống như nước đổ vào đường thoát nước) sẽ tập hợp lại với nhau tạo nên một đĩa bồi tụ quay rất nhanh và rất nóng xung quanh lỗ đen trước khi bị nó nuốt. Ma sát xuất hiện tại những vùng lân cận đĩa làm cho đĩa trở nên vô vùng nóng và được thoát ra dưới dạng tia X. Quá trình nung nóng này cũng vô cùng hiệu quả và có thể biến 50% khối lượng của vật thể thành năng lượng bức xạ, trái ngược với phản ứng nhiệt hạch, trong đó, chỉ khoảng vài phần trăm khối lượng được biến thành năng lượng. Các tính toán khác tiên đoán các hiệu ứng trong đó các luồng hạt chuyển động rất nhanh với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng được phóng ra ở hai trục của đĩa.

Hình vẽ mô tả quá trình vật chất rơi vào lỗ đen tập hợp lại với nhau tạo nên một đĩa bồi tụ quay rất nhanh và rất nóng xung quanh lỗ đen trước khi bị nó nuốt.

Tuy nhiên, các đĩa bồi tụ, các luồng hạt chuyển động nhanh, các vật thể chuyển động xung quanh một vật vô hình không chỉ có thể do lỗ đen gây ra mà còn có thể do các vật thể khác như các sao neutron chẳng hạn, và động lực học của các vật thể gần các "lỗ không đen" này rất giống như động lực học của các vật thể xung quanh lỗ đen và việc nghiên cứu về chúng là lĩnh vực nghiên cứu rất phức tạp và năng động hiện nay. Nó bao gồm ngành vật lý plasma và từ trường. Do đó, trong phần lớn các quan sát về đĩa gia tốc và chuyển động quỹ đạo chỉ cho biết về khối lượng của vật thể cô đặc mà thôi, chứ không cho biết về bản chất của vật thể đó. Việc xác định vật thể đó là lỗ đen yêu cầu các giả thuyết bổ sung là không có vật thể nào khác (hoặc các hệ liên kết với vật thể) có thể nặng và cô đặc đến thế. Phần lớn các nhà vật lý thiên văn chấp nhận rằng, trong trường hợp này, theo lý thuyết tương đối rộng, bất kỳ vật nào có mật độ vật chất đủ cao đều phải co lại thành một lỗ đen.

Một khác biệt quan sát quan trọng giữa các lỗ đen và các ngôi sao đặc, khối lượng lớn khác là bất kỳ vật chất rơi vào các vật thể khối lượng lớn thì cuối cùng cũng phải va chạm với vật thể đó với một vận tốc rất lớn, dẫn đến việc lóe sáng dị thường của các tia X với cường độ rất mạnh cùng với các bức xạ khác. Cho nên, nếu không có các lóe sáng bức xạ như thế xung quanh vật thể cô đặc thì có thể được coi là bằng chứng để cho rằng nó là một lỗ đen, nơi mà không có bề mặt để vật chất có thể va đập vào đột ngột.

Ngoài ra ta cũng có thể nhận ra một hố đen khi nó nằm giữa Trái đất và ngôi sao.Hố đen tác động như một thấu kính.Ánh sáng sẽ khúc xạ hướng về phía Trái đất và trở nên sáng hơn.Người ta có thể kết luận là có hố đen nằm giữa Trái đất và ngôi sao đó.

Và ta cũng có thể thăm dò ra được hố đen bằng cách tính khối lượng của một số vùng trong không gian.Nếu ta bắt gặp một vùng nhỏ màu đen khối lượng rất lớn thì nơi đó có thể tìm thấy hố đen.

» Khám phá

 RSS

8 hiện tượng thiên nhiên hiếm thấy

Cập nhật lúc 14h23' ngày 27/08/2010

Bản in

Gửi cho bạn bè

Phản hồi

Xem thêm: hiện tượng, thiên nhiên, hiếm thấy, ấn tượng

Có những hiện tượng thiên nhiên bạn chưa biết đến, vì ít khi chúng xảy ra hay vì  bạn ở một vị trí địa lý không xảy ra những bất thường. Những hiện tượng ấy hoặc rất kỳ lạ, hoặc rất huy hoàng mà chứng kiến một lần có thể để lại trong ta những ấn tượng mạnh, mãi mãi không quên.

Hãy thử xem bạn có biết đến những hiện tượng này không nhé:

1. Lốc nước

Lốc nước là hiện tượng xuất hiện một vũng xoáy rất lớn và cực kỳ mạnh mẽ trên mặt nước, có khả năng cuốn hút bất cứ vật gì rơi vào vòng khống chế của nó và nhận chìm xuống tận đáy nước. Vùng lốc nước được mô tả đầu tiên là ở Moskstraumen (Hà Lan), do hai dòng hải lưu rất mạnh gây ra. Đáy biển đó là nơi giao nhau của hai luồng nước ngầm thể hiện thành hai hải lưu đó.

2. Cầu vồng lửa

Thuật ngữ “cầu vồng lửa” có thể gây hiểu lầm. Thực chất đó là một vòng cung bao quanh chân trời (circumhorizon arc). Nó chủ yếu là tập hợp muối băng (ice halo), do các tinh thể băng nằm trong các đám mây ở rất cao trên bầu trời. Cảnh tượng trình diễn màu sắc này không hiếm lắm, thường thấy ở vùng gần vĩ độ vào mùa hè, song rất ít khi xuất hiện ở Trung hay Bắc Âu.

Tất nhiên, nó không hình thành như những cầu vồng như chúng ta thường thấy. Ánh sáng đi qua những tinh thể băng hình lục giác theo chiều thẳng đứng và đi qua mặt đáy nằm ngang gần nhất. Khi sắp xếp lại theo đường thẳng, nó làm cho toàn bộ đám mây ánh lên bảy sắc cầu vồng.

3. Vòi rồng

Vòi rồng là một cột nước xoáy tròn bốc từ dưới mặt nước lên, liên kết từng khối với nhau thành một đám mây tầng.

Thông thường chúng yếu hơn những cơn lốc trên mặt đất, nhưng cũng có những vòi rồng mãnh liệt hơn rất nhiều và cuốn nước lên trời với tốc độ rất cao và sức mạnh cực lớn.

Chúng có thể là những cơn lốc hoặc không phải là những cơn lốc. Khi không phải là cơn lốc, chúng yếu hơn và không nguy hiểm bằng vì tốc độ gió dưới 30 m/giây. Ở loại vòi rồng là cơn lốc thì lốc là “lõi” của vòi rồng. Khối lượng nước bị cuốn theo vòi rồng rất lớn và nếu bạn đã chứng kiến một lần thì không thể nào quên.

“Anh em họ” của vòi rồng là “vòi rồng tuyết” (snowspout) hoặc “vòi rồng băng” (icespout).  “Vòi rồng tuyết” hình thành khi một cơn lốc xảy ra trong một trận mưa tuyết. Nó hiếm hoi đến mức người ta chỉ chụp được có 6 bức ảnh về nó từ xưa tới nay.

4. Mưa cá ở Honduras

Hiện tượng này thật phi thường. Vậy mà đã hơn một thế kỷ qua, cứ mỗi năm lại mưa cá một lần.

Hàng năm, cứ vào giữa Tháng năm và Tháng bảy, một đám mây đen xuất hiện trên bầu trời, tiếp đó là sấm chớp và mưa lớn kéo dài 2-3 giờ liền. Cuối cơn mưa, đi ra phố người ta bắt được hàng trăm con cá còn đang sống, dãy dụa trên mặt đất, đương nhiên sẽ trở thành món ăn tự hào của những người may mắn.

Chưa giải thích được lý do nhưng ai cũng cho rằng những trận gió mạnh và lốc đã đưa lũ cá lên trời, chu du đến 200 km. Tất cả đều không phải cá biển, mà là cá nước ngọt. Tạp chí National Geographic đã cử một đoàn đến khảo sát. Họ thấy không phải là cá trong vùng, và tất cả đều bị mù, nên đưa ra giả thuyết là lũ cá này sống ở một dòng sông ngầm nào đó chưa phát hiện ra. Đến Honduras vào mùa hè, biết đâu bạn chẳng may mắn bắt được một con.

5. Cầu vồng trăng

Chắc bạn nhiều lần thấy cầu vồng sau cơn mưa, những bạn đã gặp cầu vồng vào ban đêm chưa? Hiếm nhưng có. Người ta gọi là “cầu vồng trăng” (tiếng Anh gọi là moonbow, lunar rainbow hoặc white rainbow). Dĩ nhiên ánh sáng do Trăng phát ra thì yếu hơn ánh sáng Mặt trời rồi, nên mắt thường không nhìn thấy màu sắc (hoặc rất mờ nhạt) khiến cầu vồng trăng chỉ là một quầng sáng hình vòng cung trăng trắng mà thôi.

Cơ hội lớn nhất để bạn được chiêm ngưỡng cầu vồng trăng là vào đêm rằm hoặc 16 âm lịch khi ánh trăng tỏ nhất, trời không mây và mưa rơi ngay phía trước mặt trăng.

6. Bãi chông băng

Băng kết tinh thành khối nhọn hoắt mọc bên nhau làm thành một bãi chông băng khổng lồ, chỉ thấy ở những vĩ độ cao. Chiều cao của những cây chông băng thay đổi từ vài centimet đến 2 mét hoặc hơn nữa. Bãi chông băng trắng muốt, lung linh đã làm biết bao nhà nghiên cứu say mê kể từ thời Darwin. Nhà tự nhiên học vĩ đại này lần đầu tiên trông thấy và mô tả về chúng.

Cơ chế hình thành bãi đá chông khá phức tạp, do nhiều yếu tố tác động: quá trình nóng chảy của băng ở chỗ này, thăng hoa ở chỗ kia làm bề mặt băng không bằng phẳng nữa. Gió đẩy mạnh sự khác biệt làm bề mặt băng ngày càng trở nên lồi lõm. Những bức xạ mặt trời phản xạ trên bề mặt lồi lõm ấy không đồng đều càng góp phần đưa sự khác biệt đến cực đai khiến chỗ này là đáy sâu, chỗ kia thành đỉnh nhọn, lâu dần hình thành bãi chông băng.

7. Siêu ổ dông (Supercell)

Siêu ổ dông là những luồng khí - nước xoay tròn hút từ dưới lên trong một trận dông bão lớn. Chúng có thể xuất hiện ở bất cứ nơi nào trên thế giới, kéo dài 2 – 3 giờ liền, có khi chia làm đôi, thành hai trận bão có hướng ngược nhau.

Siêu ổ dông thường sinh ra mưa đá, hoặc mưa rào rất to, những trận gió rất mạnh và khi hướng xuống dưới, chúng cuốn theo những viên nước đá lớn.

8. Những tảng băng tròn

Hiện tượng những tảng băng tròn vành vạnh nổi trên mặt nước hiếm khi xảy ra, chỉ thấy ở những vùng nước chảy rất chậm và khí hậu lạnh như ở Bắc Âu và Mỹ.

Có hai loại tảng băng, tuỳ thuộc vào điều kiện hình thành.

Loại thứ nhất hình thành trong điều kiện trời không mưa, nhiệt độ dưới 0oC trong nhiều ngày ở những nơi sông uốn vòng cung. Do tác động của những lực chuyển động, nó làm rìa quanh tảng băng bị vở, rồi bị bào mòn lâu ngày, trở thành những vòng tròn hoàn hảo.

Loại thứ hai trông còn đẹp hơn. Cũng là những tảng băng hình lòng chảo, hình thành ở giữa sông. Đôi khi giữa tảng băng tròn kích thước lớn lại có nước, trông tựa như một cái ao nổi giữa lòng sông.