Lần đầu tiên trong lịch sử các nhà
khoa học trên toàn thế giới đã
cùng nhau ghi lại được hình ảnh một vụ va chạm
của 2 ngôi sao neutron cách đây 130 triệu
năm. Với tên gọi GW170817, sự kiện này được ghi
nhận được thông qua lần thứ 5 dò ra được sự
hiện diện của sóng hấp dẫn. Phát hiện lần
này một lần nữa củng cố tính đúng đắn
của những giả thuyết trước giờ về sóng hấp dẫn, về
nguồn gốc của nó mà người đề xuất đầu
tiên là Einstein, mở đường cho sự ra đời của
nhiều phát kiến khác về vũ trụ vốn vẫn ẩn chứa
vô số bí ẩn đối với nhân loại.
Vậy tại sao đây là sự kiện có ý
nghĩa quan trọng đối với khoa học? Xưa giờ con người chưa
thể xác định được chính xác sóng
hấp dẫn xuất phát từ vị trí nào, cũng
chưa hề quan sát tận mắt sự kiện đã tạo
sóng hấp dẫn. Bây giờ, chúng ta
đã chính thức làm được điều đó
thông qua lần phát hiện sóng hấp dẫn thứ
5 công bố mới đây.
Bốn lần phát hiện sóng hấp dẫn trước đây
bắt nguồn từ sự va chạm (hoặc hợp nhất) giữa 2 lỗ đen,
hòa nhập thành một lỗ đen lớn hơn. Tuy
nhiên, có 2 lý do khiến cho chúng
ta chưa thể quan sát được hiện tượng này trước
đây. Đầu tiên chính là hồi đầu năm
nay chúng ta chỉ mới có 2 máy dò
là giao thoa kế LIGO tại Livingston, Louisiana
và Hanford, Washington. Do đó, 3 lần
phát hiện đầu chỉ trả về kết quả là xuất
phát từ đâu đó thuộc một khu vực rất
rộng trên bầu trời.
Lý do thứ hai chính là các lỗ
đen với những đặc tính tự nhiên của nó
là vô hình. Chúng hấp thụ mọi
ánh sáng và chúng ta chỉ
có thể kết luận sự tồn tại của nó dựa
vào sự thay đổi của không gian quanh nó.
Ngược lại, những ngôi sao neutron thì
hoàn toàn có thể quan sát được,
đồng thời sự va chạm giữa chúng cũng là một sự
va chạm ồn ào và dễ nhận thấy. Dù vậy,
việc có thể cho ra được kết quả quan sát lần
này cũng không phải là điều dễ
dàng.
Để quan sát được vụ va chạm của 2 ngôi sao
neutron, các nhà khoa học đã kết hợp
khoảng 70 đài quan sát không gian lẫn
mặt đất từ khắp nơi trên thế giới cùng với LIGO
và Virgo để phân tích một khu vực nhỏ
trên bầu trời thuộc chòm sao Hydra, nằm ngay
bên cạnh thiên hà thấu kính NGC
4993.
Máy dò đầu tiên đã phát
hiện ra tín hiệu vào 8.41am ngày 17
tháng 8. Sau đó khoảng 1,7 giây, 2
đài quan sát vũ trụ là kính viễn
vọng không gian tia Fermi Gamma của NASA và
kính thiên văn vật lý tia gamma
INTErnational của ESA đã phát hiện ra
các xung tia gamma - sự kiện sáng và
nhiều năng lượng nhất trong vũ trụ tại vùng trời
đó. Các sóng được chuyển thành
dữ liệu âm thanh và nếu như đây là
sự va chạm của lỗ đen thì chúng chỉ tồn tại
vài phần ngàn giây. Tuy nhiên lần
này, âm thanh xuất phát từ sự kiện
GW170817 kéo dài tới khoảng 1/100
giây.
Nhận thấy đây không phải là sự
trùng hợp ngẫu nhiên, các nhà
thiên văn học trên khắp thế giới đã bắt
đầu lao vào nghiên cứu tại vùng trời
tương tự bằng kính thiên văn tại nơi họ đang
công tác. David Shoemaker, người phát
ngôn tại LIGO cho biết: “Nó ngay lập tức
cho chúng tôi thấy rằng đó gần như
là các ngôi sao neutron, một nguồn
sóng khác mà chúng tôi
muốn chứng kiến, và hứa hẹn về một thế giới mới
mà chúng ta sẽ nhìn.”
Về cơ bản, sao neutron là thứ xảy ra ở cuối
dòng đời của một ngôi sao siêu lớn. Khi
phần lõi của chúng sụp đổ, vặn xoắn các
photons và electron thành những neutron
và neutrinos. Các neutrinos thoát ra
ngoài nhưng các neutron lại có mật độ
cực cao nên bị dồn lại thành một lõi với
đường kính từ 10 tới 20 km. Nếu phần lõi
này vào khoảng 3 khối lượng sao stellar mass
thì áp lực từ mật độ cực lớn này sẽ tạo
nên một ngôi sao neutron. Nếu phần lõi
lớn hơn nữa, nó sẽ bị sụp độ vào một hố
đen.
Cả 2 ngôi sao liên quan tới sự kiện GW170817 đều
có khối lượng khoảng 1.1 và 1.6 và
chúng có quỹ đạo quay quanh nhau theo
hình xoắn ốc hẹp dần từ khoảng cách khoảng 300
km, bẻ cong không thời gian quanh chúng trong
quá trình tăng tốc và sau đó
là gởi các gợn sóng đi khắp vũ trụ.
Đứng từ vị trí rất xa của chúng ta để quan
sát, vụ va chạm cuối cùng là một hiện
tượng cực sáng, phát ra một quả cầu lửa cực
sáng của các tia gamma. Như trong video minh
họa bên dưới, điểm sáng lớn là ở trung
tâm thiên hà NGC 4993, khu vực hiện tượng
GW170817 nằm ở bên trái.
Và cuối cùng, vụ va chạm của 2 ngôi sao
neutron xảy ra cách đây 130 triệu năm
ánh sáng. 130 triệu năm và bây
giờ con người đã quan sát được một cách
tường tận. Mặt khác, phát hiện lần này
cũng củng cố kiến thức về các xung tia gamma.
Julie McEnery, nhà khoa học tại NASA cho biết:
“nhiều thập kỷ qua chúng ta hoài nghi
rằng những xung tia gamma ngắn được tạo thành bởi
các vụ sáp nhập của sao neutron. Giờ
đây, với dữ liệu tuyệt vời từ LOGO và Virgo về
hiện tượng này, chúng ta đã có
câu trả lời. Sóng hấp dẫn đã nói
với chúng ta về sự hợp nhất của các vật thể
có khối lượng cực lớn cỡ những ngôi sao neutron
và những xung gamma lóe lên cho
chúng ta biết những vật thể đó khác với
lỗ đen bởi chúng không hề phát ra
ánh sáng.”
Và tất nhiên, phát hiện lần này
lại một lần nữa chứng minh rằng dự đoán năm xưa của
Einstein là đúng. Giáo sư Andrew
Melatos tại Đại học Melbourne cho biết: “Phát
hiện lần này chứng minh tốc độ của sóng hấp
dẫn là giống như ánh sáng với
chênh lệch chỉ vài phần 10.000 ngàn tỷ,
xác nhận dự đoán hồi năm 1915 của
Einstein.”
Được biết nghiên cứu vẫn chưa dừng lại ở đây
và trong nhiều tuần, nhiều tháng sắp tới,
các nhà khoa học sẽ vẫn tiếp tục quan
sát để nghiên cứu kỹ hơn về vụ sự kiện lần
này. Đặc biệt trong quá trình
nghiên cứu chính là kilonova, hiện tượng
khi vật chất còn lại sau vụ va chạm vẫn phát
sáng và tiếp tục nổ tung vào
không gian. Các nhà nghiên cứu
trên khắp thế giới sẽ tiếp tục phát hành
các nghiên cứu tiến hành vào dụp
này và vật lý học hiện đại, thiên
văn học hiện đại, lại tiếp tục từng bước được tiến
thêm nhiều bước nữa.
Bình luận về bài viết