Những hành tinh dị thường của vũ trụ lấp lánh sao và những điều chúng phát lộ

nguồn: New York Times,

biên dịch: Takya Đỗ,

Trong cuốn “Things That Go Bump in the Universe” (“Những thứ dị thường trong vũ trụ”, nhà thiên văn học C. Renée James viết về những điều chúng ta có thể học được từ những hình dạng và âm thanh kỳ lạ hơn trong vũ trụ.

Có một ẩn tinh đặc biệt, một loại tử tinh quay nhanh đang giữ kỷ lục về tốc độ quay nhanh nhất so với bất kỳ thiên thể nào trong vũ trụ mà ta đã biết: nó quay 716 lần mỗi giây. Để dễ hình dung, lưỡi dao của máy xay sinh tố Vitamix có thể quay 333 lần mỗi giây, nhưng chiếc máy xay thì khá nhỏ có thể đặt trên bàn được, còn ẩn tinh là trái cầu neutron có kích thước bằng một thành phố trôi nổi trong không gian và có khối lượng bằng một nửa của một triệu Trái đất.

“Người ta có thể đọc những con số như thế này và nghĩ: ‘Ồ, thú vị thật’,” nhà thiên văn học C. Renée James viết trong cuốn sách mới “Things That Go Bump in the Universe” của chị. Người ta cũng có thể cảm thấy rằng “nắm bắt được thực tế này là điều bất khả”. Song chị bảo rằng “Bạn vẫn nên thử.”

Các ẩn tinh có vẻ bí ẩn khôn lường, nhưng chúng đáng được nghiên cứu vì chính bản thân chúng thú vị – chúng là một trong những thứ dị thường nhất trong vũ trụ – và vì chúng có thể cho ta những hiểu biết sâu sắc. Chúng có thể giúp ta đo khoảng cách giữa các mặt trời và nâng cao kiến thức về vật lý hạt nhân. Một ẩn tinh giống như ẩn tinh PSR J1748-2446ad đã lập kỷ lục mới, mà James đã đổi tên thành Zippy cho dễ gọi, là công cụ có tính then chốt trong lĩnh vực tương đối mới là thiên văn học nhất thời: nghiên cứu về các hiện tượng xảy ra nhanh chóng, dữ dội và tồn tại trong thời gian ngắn trong cái mà về mặt khác chúng ta thường coi là một vũ trụ phần lớn rỗng không và không lấp lánh.

Kính viễn vọng Không gian James Webb và các anh chị em của nó đã phát lộ những bức chân dung hấp dẫn về một vũ trụ lấp lánh những vì sao, những đám mây bụi, những sợi khí gas và những cánh tay quay tít của các thiên hà. “Things That Go Bump in the Universe” giới thiệu một số nhân vật vũ trụ kỳ lạ nhất trong những lĩnh vực này, bao gồm các hạt cực kỳ phong phú và siêu nhiên được gọi là neutrino, dường như không tương tác với bất kỳ cái gì sau khi chúng được sinh ra, cho dù chúng nảy sinh ra trong cơn quằn quại dữ dội khủng khiếp của những ngôi sao đang chết hoặc trong sự phân hủy tự nhiên của kali trong những quả chuối. Chúng ta cũng gặp các ẩn tinh “góa phụ đen” (hàng triệu năm nay chúng vẫn ăn những ngôi sao kép mờ nhạt hơn của chúng) và chứng kiến các lỗ đen hợp nhất. Một vụ va chạm như vậy cách đây 1,2 tỷ năm đã khiến không-thời gian quanh Trái đất rung chuyển vào năm 2015.

Thiên văn học nghiên cứu về sóng hấp dẫn mở ra mô hình hoàn toàn mới của vật lý thiên văn. Các nhà nghiên cứu hiện có thể khảo sát các lý thuyết về cách thức vũ trụ giãn nở sau Vụ nổ lớn, theo dõi các chấn động giống như người chỉnh đàn piano lắng nghe âm thanh phát ra từ chiếc âm thoa của mình khi nhấn một phím đàn. Bằng cách kết hợp dữ liệu âm thanh từ khắp vũ trụ – các lỗ đen hợp nhất có xu hướng phát ra một nốt trong khóa âm trầm, ẩn tinh Zippy xướng lên 1,5 quãng tám cao hơn nốt Đô trung – với các phương pháp cũ hơn khi quan sát tất cả ánh sáng mà ta có thể và không thể nhìn thấy dọc theo quang phổ điện từ, các nhà thiên văn học có thể phác họa ra lịch sử của vũ trụ.

Hành trình của James xuyên qua công cuộc nghiên cứu những vật thể này rất thú vị, đôi khi khó khăn, nhưng rốt cuộc rất đáng đọc nhờ cách hành văn vui vẻ, dễ chịu; chị giỏi hơn hầu hết các nhà vật lý thiên văn khi giải thích công việc đôi khi khó hiểu của họ. Mặt trời là “một ngôi sao loàng xoàng”. Những thay đổi có thể nhận thấy trong áp suất không khí sau vụ phun trào núi lửa Krakatoa năm 1883 – mà James sử dụng để giới thiệu quy mô của các vụ nổ sao – “thì thầm những bí mật về nguồn gốc gây tai họa của chúng”. Đài thiên văn vô tuyến Parkes nổi tiếng ở Australia, hiện được gọi là Murriyang, “chỉ bằng một kính viễn vọng đã phát hiện ra” khoảng một nửa số ẩn tinh mà chúng ta đã biết.

Chị cũng sử dụng phép ẩn dụ và phép loại suy; khoảng không giữa các ngôi sao kép nhất định là “ô cửa” dành cho “anh em họ hàng thân thiết hôn nhau” mà hoạt động của chúng “hoàn toàn không giống việc dùng vòi tưới vườn phun đầy một cái xô”.

Tuy vậy, các phép ẩn dụ và phép loại suy, cùng với những đoạn văn phác họa duyên dáng từ chuyến đi của tác giả để gặp gỡ nhóm hướng dẫn khoa học luân phiên nhau trong lĩnh vực này, giúp độc giả không chuyên có kiến thức nền tảng. Trong một chương, James tháp tùng Duane Hamacher, nhà thiên văn học văn hóa tại Đại học Melbourne, đi bộ qua Cao nguyên Hornsby để tìm kiếm các tác phẩm chạm khắc trên đá thời xưa, bao gồm Emu of the Sky (Chim Đà điểu trên trời), chòm sao được người bản địa phát hiện “được chạm khắc từ những mảng bụi tối của giải Ngân hà”, đầu của chòm sao này phủ lên Tinh vân Coalsack.

“Things That Go Bump in the Universe” hùng hồn nhất khi James liên hệ các sự kiện vũ trụ với cuộc sống của chính bản thân chị, hoặc ít nhất là với quan niệm của chúng ta về thời gian. Chị đang học cao học trong thời kỳ một trong những ngôi sao quan trọng nhất có thể quan sát được đang sụp đổ. Ngày 23.2.1987 – “âm khoảng 168.000 năm tính theo năm ánh sáng” – ngôi sao có tên Sanduleak -69° 202 đã hoàn thành việc tôi luyện những nguyên tử silicon cuối cùng trong tâm của nó thành sắt. “Trong chớp mắt, một khối có kích thước bằng mặt trăng co lại bằng kích thước của một thành phố,” James viết. Lõi ngoài của ngôi sao chạy dồn vào trong để lấp đầy khoảng chân không này, nghiền nát các electron thành proton và tạo thành các dòng neutrino. Các neutrino gần như phi khối lượng rất nhiều và dày đặc đến nỗi cuối cùng chúng xé rách cái lõi đang co lại của ngôi sao đó và vọt ra ngoài thành cơn sóng thần năng lượng. Rất lâu sau, hàng nghìn tỷ tỷ trong số chúng đã đến Trái đất, phun vào “mỗi người còn sống” mà không gây hại cho ai.

Những độc giả có thể không theo kịp tốc độ điên cuồng của những khám phá vật lý thiên văn trong 10 năm vừa qua sẽ thích thú với những miêu tả của James về cách các nhà thiên văn học biết được những gì họ biết và làm sao họ biết họ vẫn cần tìm hiểu những gì. Giống như một ẩn tinh, cuốn sách có đôi lúc nặng nề nhưng cũng chói sáng. Nó trình bày lại thiên văn học hiện đại như cuộc tìm kiếm những sự kiện bùng nổ có tính chất nhất thời và những thông điệp chúng chứa đựng mà giá như chúng ta có thể giải mã được.

Điều này hoàn toàn tương phản với cách nhiều người trong chúng ta nhìn nhận những ngôi sao đó. Chúng ta thích chiêm ngưỡng chúng vì lý do ngược lại hoàn toàn; trong phần lớn lịch sử loài người, chúng ta chỉ thấy chúng như những hòn đảo nhỏ lặng lẽ trong một đại dương hư vô. Nhưng tôi thấy được an ủi khi biết rằng sự sống và cái chết của các ngôi sao – có thể nói như vậy – cũng năng động, hỗn loạn và bí hiểm khôn dò như cuộc sống của chính chúng ta.

THINGS THAT GO BUMP IN THE UNIVERSE: How Astronomers Decode Cosmic Chaos | By C. Renée James | Johns Hopkins University Press | 289 pp. | $29.95