Vũ Trụ - Phòng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại

Vũ Trụ - Phòng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại

Bài viết chưa xemgửi bởi enigmatic » Thứ 6 Tháng 3 06, 2009 4:00 am

© http://vietsciences.free.fr Nguyễn Quang Riệu
Mình xin trích bài của GS Nguyễn Quang Riệu đăng trong cuốn "Những con đường dẫn đến các vì sao".

1- Bầu trời tuổi thơ

Hồi hãy còn là học sinh tiểu học Hải Phòng, thành phố cảng đỏ rực hoa phượng trong những ngày hè, tôi thường được lên chơi trên đỉnh đồi có đài thiên văn Phủ Liễn ở thị xã Kiến An. Tôi chỉ biết ở nơi đây, người ta hay nhìn lên trời để ngắm trăng, ngắm sao. Rồi đến mùa thu năm 1946, sau khi thành phố cảng bắt đầu ở trong cảnh khói lửa của cuộc kháng chiến trường kỳ, tôi lại cùng gia đình đi qua chân đồi Phú Liễn, lên đường tới vùng Quảng Ninh tạm trú. Trong những năm ở nông thôn, chúng tôi chỉ tập làm những công việc của nhà nông.

Vào một ngày xuân trước thềm thiên niên kỷ 3, cùng nhạc sĩ Văn Ký và bạn bè, tôi lại trở về thăm vùng Quảng Ninh, nơi tôi đã từng sống trong thời niên thiếu, cách đây nửa thế kỷ. Vừa dạo chơi ngắm cảnh sông, núi, tôi vừa kể lại những chuyện xưa. Tôi còn nhớ có con sông Kinh Thầy màu hồng chở nặng phù sa, uốn quanh những dãy núi đá cây cỏ mọc xanh rờn, xưa kia phong phú những chim thú. Hồi đó, cùng các anh chị em và các bạn bè, chúng tôi sống những ngay vui vẻ, vô tư của tuổi thơ.

Tôi thường ngắm bầu trời ban đêm có những vì sao lóng lánh và Dải Ngân Hà mờ mờ ảo ảo. Tôi không ngờ chỉ vài hôm sau buổi đi chơi, nhạc sĩ Văn Ký đã sáng tác một bài hát đặt tên là Bầu trời tuổi thơ. Nhạc và lời thật là tuyệt tác, ca tụng cảnh thiên nhiên và tả những kỷ niệm xa xưa mà tôi đã thuật lại. Điều cảm xúc nhất đối với tôi là, nhân một buổi tôi thuyết trình tại đại giảng đường Đại Học Quốc Gia Hà Nội về những thành tựu của ngành thiên văn hiện đại, nhạc sĩ Văn Ký cầm cây đàn ghi-ta lên bục và tự trình bày lần đầu tiên bài Bầu trời tuổi thơ.


Hình ảnh
Hình vẽ Cuội ngồi gốc cây đa do Nguyễn Quang Riệu thực hiện



2- Nghề thiên văn

Năm 1950, tôi được gia đình gửi sang Paris du học. Từ một xứ ở vùng nhiệt đới, gần như thường xuyên chan hòa ánh nắng, tôi tới Paris nước mắt rưng rưng trước những hình ảnh những biệt thự màu xám tại quảng trường Concorde, vào một buổi chiều thu ảm đạm. Gia đình đề nghị tôi học ngành hóa để sau này chế ra giấy và phim ảnh, khỏi phải nhập những vật liệu này. Bởi vì hồi đó, gia đình tôi làm nghề ảnh, nghề truyền thống của làng Lai Xá, quê tôi ngay cạnh thủ đô Hà nội. Tuy nhiên, những ấn tượng trước vẻ đẹp của thiên nhiên đã ngấm ngầm thúc đẩy tôi hâm mộ ngành thiên văn, để chụp chân dung của những vì sao trong vũ trụ.

Từ thời xa xưa bầu trời vẫn là đối tượng hấp dẫn đối với con người. Có những gì đằng sau nền trời đầy sao lấp lánh? Mặt trời, Mặt trăng và các tinh tú có ảnh hưởng gì đến con người? Thiên văn học ngày nay liên quan đến nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật. Vũ trụ là một phòng thí nghiệm thiên nhiên lý, hóa, sinh mà các nhà thiên văn muốn tìm hiểu. Những sự kiện xảy ra trên bầu trời có thể có tác động đến môi trường và đời sống nhân loại. Những vệ tinh và những trạm vũ trụ được phóng lên không gian, không những để thám hiểm các thiên hà xa xôi, mà còn để quan sát hành tinh Trái đất quý báu của chúng ta. Trong tầng khí quyển có nhiều phản ứng hóa học phức tạp diễn ra duới ánh sáng Mặt trời. Ngoài nitơ, oxy, khí carbonic và hơi nước, còn có một lớp khí ozon ở độ cao từ 12 đến 50 km. Tầng ozon này che chở sinh vật vì ngăn chặn được bức xạ tử ngoại độc hại của Mặt trời. Những khí đủ loại bốc từ mặt đất lên không trung có tác động đối với khí quyển và gây ra hiệu ứng nhà kính.

Liệu chúng ta sống hoàn toàn cô độc trong Vũ trụ, hay còn có những nền văn minh khác ở bên ngoài Trái đất? Việc tìm kiếm các nền văn minh này rất phức tạp. Mục tiêu đầu tiên là cần phát hiện những hành tinh ở bên ngoài Hệ Mặt trời và những chất hóa học hữu cơ liên quan đến sự sống. Sinh vật chỉ có thể tồn tại trên những hành tinh có điều kiện lý hóa thích hợp. Cho tới nay, các nhà thiên văn đã phát hiện được hơn một trăm hành tinh lớn hơn cả hành tinh Mộc, hành tinh "Chúa tể" của Hệ Mặt trời. Những hành tinh này là những đồng hành của một số sao trong Dải Ngân Hà. Những kỹ thuật hiện đại dùng để che ánh sáng của ngôi sao đang được phát triển để phát hiện loại hành tinh nhỏ bé như Trái đất. Nhờ quá trình tiến triển của khoa học và kỹ thuật làm kính thiên văn lớn, "cánh cửa" của Vũ trụ đã được hé mở để nhân loại ngó nhìn vào bầu trời bao la.

3- Quá trình nghiên cứu khoa học


Tôi chỉ trình bày một số công trình mà tôi cho là những cột mốc trên chặng đường nghiên cứu thiên văn học của tôi. Khởi đầu là một nhà thiên văn vô tuyến, tôi sử dụng vào những năm đầu của thập niên 60, kính thiên văn của Pháp đặt tại Nançay, cách Paris 180 km về phía nam. Kính thiên văn vô tuyến Nançay thuộc loại lớn, có kích thước 200 met trên 35 met, hoạt động trên lĩnh vực những bước sóng cm (từ 9 tới 21 cm)
enigmatic
Thành viên mới
Thành viên mới
 
Bài viết: 7
Ngày tham gia: Thứ 5 Tháng 3 05, 2009 5:58 pm

Re: Vũ Trụ - Phòng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại

Bài viết chưa xemgửi bởi enigmatic » Thứ 6 Tháng 3 06, 2009 4:04 am

4- Bức xạ "synchrotron" phát ra từ các thiên hà

Mục tiêu của tôi là dùng kính vô tuyến Nançay để nghiên cứu bức xạ "synchrotron" phát ra từ Ngân Hà và những thiên hà xa xôi. Các electron tương đối tính (= relativistic electron: electron có tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng), bị bẫy trong từ trường, tuy rất yếu (khoảng 10-5 - 10-6 gauss), của Ngân Hà và của những thiên hà và phát ra bức xạ giống bức xạ phát hiện được trong những máy gia tốc "synchrotron".
Hình ảnh
Bức xạ synchrotron của thiên hà 3C 111 quan sát bởi Nguyễn Quang Riệu và Anders Winnberg, sử dụng hệ giao thoa VLA gồm 27 ăngten của National Radio Astronomy Observatory đặt tại bang New Mexico (Mỹ)

Tần số của bức xạ synchrotron là

Mã: Chọn tất cả
v =16 H x E2

v (nu) được đo bằng đơn vị MHz (Megahertz)

từ trường H bằng đơn vị µG (microgauss = 10-6 gauss),

năng lượng E của electron bằng đơn vị Gev (Giga electron-volt) = 109 ev).

Thí dụ những electron có năng lượng khoảng 3 Gev, di chuyển trong một từ trường 10µG, thì phát ra bức xạ synchrotron trên tần số 1440 MHz (bước sóng l ~21 cm)

Từ trường chi phối động lực của khí dựa trên sự khuếch tán electron trong môi trường giữa các sao và đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành của những ngôi sao. Dựa trên khuếch tán electron trong môi trường có từ trường không đồng đều, tôi làm những mô hình lý thuyết để giải thích kết quả mà tôi đã quan sát được. Tôi kết luận là bức xạ vô tuyến synchrotron của những thiên hà xuất phát từ những vụ nổ trong nhân của thiên hà, phun ra electron có năng lượng cao. Những electron tương đối tính mất dần năng lượng vì phát bức xạ synchrotron, nhưng được thay thế bằng những luồng electron phun ra liên tục từ trung tâm thiên hà, để duy trì nguồn bức xạ vô tuyến [1]

Vụ nổ ngày 2 tháng 9 năm 1972 của thiên thể Cygnus-X3 trong chòm sao Thiên Nga là dịp để chúng tôi dùng kỹ thuật thiên văn vô tuyến đo khoảng cách và tìm hiểu thiên thể [2], [3] (xem chi tiết trong bài "Vụ nổ Cygnus-X3".) Đây cũng là chiến dịch đầu tiên huy động cộng đồng các nhà thiên văn trên thế giới cùng quan sát một sự kiện hiếm có, xảy ra đột xuất trong vũ trụ. Những kết quả quan sát của các nhà thiên văn toàn cầu đã được đăng trong tạp chí khoa học Nature số đặc biệt, xuất bản tháng 10 năm 1972. Vụ nổ Cygnus-X3 phun ra những đợt electron có năng lượng cao và làm tăng cường độ của bức xạ synchrotron của thiên thể.

5- Nghiên cứu những bức xạ Maser trong Vũ trụ


Đầu năm 1970 , nước Pháp có một chương trình cộng tác với Liên Xô trong lĩnh vực thiên văn vô tuyến. Tại Đài Thiên văn Paris-Meudon, tôi được cử là người trách nhiệm cho chương trình khoa học, sử dụng kính thiên văn Nançay để nghiên cứu bức xạ maser phát trên bước sóng 18 cm bởi những phân tử OH (hydroxyle) trong vỏ những ngôi sao. Phía Liên Xô là những nhà khoa học của viện Sternberg ở Moscow.

Hồi đó, Liên Xô phóng được những vệ tinh và tàu vũ trụ có trọng tải lớn. Chúng tôi có dự án dùng tên lửa của Liên Xô phóng lên Mặt trăng một kính thiên văn vô tuyến, hoạt động cùng với kính vô tuyến Nançay thành một hệ kính giao thoa. Nếu thực hiện được mục tiêu, độ phân giải của hệ giao thoa l/D (l là bước sóng = 18 cm, D là khoảng cách của Mặt trăng=384000 km) sẽ cao hơn ít nhất 30 lần độ phân giải thực hiện được bằng những hệ kính vô tuyến giao thoa lớn nhất đặt trên Mặt đất.

Độ phân giải của kính thiên văn là khoảng cách biểu kiến (khoảng cách góc) giữa hai điểm trên bầu trời mà kính có thể phân biệt được. Độ phân giải càng cao (tức là có giá trị càng nhỏ) thì kính càng có hiệu năng tốt và thích hợp cho sự quan sát những ngôi sao xa xôi phát ra tia maser. Vì lý do kỹ thuật, cuộc thí nghiệm có tính tiên phong này không được thực hiện. Tuy nhiên, dùng những kết quả quan sát bằng kính Nançay cùng những mô hình lý thuyết, chúng tôi đã phát hiện được một số nguồn bức xạ maser trong Ngân Hà [4], [5] và nghiên cứu được những điều kiện lý hóa của môi trường xung quanh những ngôi sao [6]

Năm 1973, tôi sang nghiên cứu tại viện Max-Planck (ở thành phố Bonn, hồi đó còn là thủ đô của Cộng Hòa Liên Bang Đức). Trong hai năm cộng tác với những nhà khoa học từ các nước khác tới, tôi sử dụng kính thiên văn vô tuyến của viện Max-Planck, đặt tại Effelsberg ở một vùng đồi núi, cách Bonn 40 km. Kính Effelsberg là loại kính vô tuyến cỡ lớn, 100 m đường kính, hoạt động trên những bước sóng centimet, có khả năng quay như một radar khổng lồ để theo dõi trong hàng giờ, những thiên thể chuyển động trên bầu trời. Do đó, kính Effelsberg thu được nhiều photon vô tuyến phát ra từ các thiên hà xa xôi. Chúng tôi dùng kính Effelsberg và phát hiện được một nguồn bức xạ maser của phân tử hydroxyle (OH), phát ra từ trung tâm thiên hà Messier 82, cách Trái đất 10 triệu năm ánh sáng (Hình 1). Đây là lần đầu tiên một bức xạ maser rất mạnh được phát hiện trên bầu trời Bắc Bán cầu, trong một thiên hà khác, ở hẳn bên ngoài Thiên Hà của chúng ta [7]


Hình ảnh
Hình 1: Phổ của phân tử OH phát ra bởi thiên hà Messier 82 trên tần số 1667 MHz (bước sóng 18 centimet). Bức xạ maser xuất hiện dưới dạng một đỉnh rất hẹp (phía bên trái) trong phổ. Trục tung là cường độ của bức xạ. Trục hoành là tần số, thường được quy ra thành tốc độ xuyên tâm theo công thức Doppler


v = c.Dn/n

(V là tốc độ xuyên tâm, c là tốc độ ánh sáng, n là tần số, Dn/n là độ dịch chuyển của vạch phổ so với tần số nghỉ). Các nhà thiên văn dùng kính vô tuyến thiên văn Effelsberg có đường kính 100m của viện Max-Planck (Đức) để phát hiện ra bức xạ maser này) (Nguyễn Quang Riệu và cộng sự, 1976)


Hình ảnh
Hình 2:

Mã: Chọn tất cả
Hình bên trái (a): Thông thuờng thì phân tử (biểu thị bằng những vòng tròn) nằm ở những mức năng lượng thấp. Số phân tử càng thưa thớt khi càng lên những mức năng lượng cao.

Hình bên phải (b): Nguyên tắc của hiệu ứng khuếch đại maser trong một đám khí phân tử là bơm những phân tử từ những mức năng luợng thấp (những vòng tròn màu xám) lên những mưc năng lượng cao (mũi tên lên) Khi đó nếu có một bức xạ (mũi tên quăn) rọi vào đám khí thì những phân tử vừa được bơm lên đều đổ xô xuống những mức năng lượng dưới và đồng thời phát ra một vạch bức xạ maser rất mạnh (mũi tên xuống) đặc trưng của đám khí phân tử. Bức xạ maser có thể mạnh bằng hàng tỉ lần bức xạ bức xạ rọi vào đám mây


Những bức xạ maser xuất phát từ môi trường xung quanh những ngôi sao còn non, đang được hình thành và những ngôi sao đang hấp hối, hoặc đã nổ tung.

Môi trường này là nơi tập trung của khí và bụi. Bức xạ hồng ngoại của sao và bụi kích thích các phân tử trong vỏ sao lên những mức năng lượng cao. Sau đó, các phân tử lại rơi xuống mức năng lượng cơ bản (thấp nhất). Một số phân tử đọng trên những mức năng lượng trung gian, theo quy tắc chọn lọc của cơ học lượng tử (Hình 2). Đây là quá trình "đảo ngược mật độ phân tử," những phân tử ở các năng lượng thấp được "bơm" lên những mức năng lượng cao. Sự phân bố phân tử trên các mức năng lượng không còn tuân theo định luật Boltzmann (theo định luật này thì số phân tử ở những mức năng lượng cao ít hơn số phân tử ở những mức năng lượng thấp) nên đám khí phân tử không ở trạng thái "cân bằng nhiệt động" (thermodynamic equilibrium).

Sau khi các phân tử tập trung ở những mức trung gian rơi xuống những mức năng lượng thấp hơn thì phát ra một bức xạ rất mạnh, bức xạ maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Cơ chế "bơm" phân tử lên những mức năng lượng cao cũng tương tự như cơ chế bơm laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) trong phòng thí nghiệm. Những photon, chủ yếu là photon hồng ngoại phát ra bởi những ngôi sao và những hạt bụi, hay sự va chạm giữa những phân tử và hydrogen đều tham gia vào cơ chế bơm các phân tử. Những vạch maser mạnh nhất phát ra từ những thiên thể là những vạch maser oxyd silic (SiO), hơi nước (H2O), hydroxyle (OH) : (Bảng 1)



Hình ảnh
Bảng 1 Một số phân tử phát hiện được trong dải Ngân Hà

Những đám khí chứa những chất hóa học này có khả năng khuếch đại tới 10^14 lần tín hiệu vô tuyến sau khi truyền qua đám khí. Lý do là vì cường độ của tín hiệu ra (output signal), I, tăng theo hàm mũ với hệ số khuếch đại G:


Mã: Chọn tất cả
I=Io.Exp(G)


I0 là cường độ của tín hiệu vào (input signal). Hệ số G phụ thuộc vào điều kiện lý hóa và đồng thời tỷ lệ với kích thước của đám khí phân tử. Đám khí maser rộng hàng trăm triệu km nên tỉ số I/Io rất lớn, trong khi laser trong phòng thí nghiệm có kích thước rất hạn chế. Điều kiện lý hóa trong môi trường gần những ngôi sao cũng rất thích hợp để bơm phân tử. Tuy nhiên, những phân tử này chỉ được bơm lên những mức năng lượng quay (rotational excited state) nằm trong mức năng lượng dao động cơ bản (vibrational ground state). Những mức năng lượng này tương đối thấp nên những vạch maser chỉ phát ra trên bước sóng vô tuyến centimet và milimet. Quan sát bức xạ maser là một phương tiện để "chẩn đoán" những điều kiện lý hóa như nhiệt độ, mật độ và thành phần vật liệu trong ngôi sao và môi trường xung quanh [8].

[1] Nguyen Quang Rieu, Ann. Astrophys. 31, 401 (1968)
[2] R. Lauqué, J. Lequeux, Nguyen Quang Rieu, Nature Phys. Sc. 239, 119 (1972)
[3] R. Lauqué, J. Lequeux, Nguyen Quang Rieu, Nature Phys. Sc. 241, 94 (1973)
[4] Nguyen Quang Rieu, R. Fillit, M. Gheudin, A.&A. 14, 154 (1971)
[5] R. Fillit, M. Gheudm, Nguyen Quang Rieu, M. Paschenko, V, Slysh, A.&A. 21, 317 (1972)
[6] Nguyen Quang Rieu, A. Winnberg, J. Guibert, J.R.D. Lépine, L. E.. B.. Johansson, W.M. Goss, A.&A. 46, 413 (1976)
(7] Nguyen Quang Rieu, U. Mebold, A. Winnberg, J. Guibert, R. Booth, A.&A. 52, 467 (1976)
[8] Nguyen Quang Rieu, V. Bujarrebal, H. Olofsson, L. E. B. Johansson, B.E. Turner, Ap.J. 286, 276 (1984)
enigmatic
Thành viên mới
Thành viên mới
 
Bài viết: 7
Ngày tham gia: Thứ 5 Tháng 3 05, 2009 5:58 pm

Re: Vũ Trụ - Phòng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại

Bài viết chưa xemgửi bởi enigmatic » Thứ 6 Tháng 3 06, 2009 4:08 am

6- Tìm kiếm những phân tử hiếm có trong Vũ trụ

Các hạt nhân của những nguyên tử nhẹ như hydrogen và helium được tạo ra ngay sau vụ nổ Big Bang. Những nguyên tử nặng hơn và những phân tử được điều chế về sau, trong lòng các vì sao. Khi đốt hết nhiên liệu hạt nhân hydrogen và helium, ngôi sao phun ra môi trường giữa các sao, bụi và khí trong đó có đủ loại phân tử, kể cả phân tử hữu cơ. Hiện nay, hơn một trăm phân tử đã được phát hiện trong Ngân Hà dưới dạng khí, từ oxyd carbon (CO), hydroxyle (HO), hơi nước (H2O), tới những phân tử hữu cơ phức tạp như acid HCOOH, amin CH3NH2, rượu C2H5OH, aldehyd CH3CHO v..v.. (Bảng 1). Sự hiện diện của những phân tử hữu cơ, nhất là acid và amin, thúc đẩy các nhà thiên văn tìm kiếm acid amin trong Vũ trụ. Acid amin là thành phần cơ bản của chất đạm cần thiết cho sự sống và được cấu tạo bởi nhóm chức hóa học acid COOH và nhóm chức hóa học NH2
Hình ảnh
Glycin (NH2-CH2-COOH)
Acid amin đơn giản nhất là glycin phân tử cơ bản trong cơ thể sinh vật dùng để điều chế các chất hữu cơ khác như chất đường (glucose). Chúng tôi dùng kính thiên văn vô tuyến 30 met đường kính của Viện Thiên văn Pháp-Đức IRAM (Institut de Radio Astronomie Millimétrique) đặt trên đỉnh dãy núi Sierra Nevada ở vùng Andalusia (Tây Ban Nha), một trong những kính lớn hoạt động trên những bước sóng milimet để quan sát phân tử glycin. Tìm kiếm được acid amin trong Vũ trụ là một sự kiện vô cùng quan trọng, không những về mặt khoa học mà cả về mặt triết học, vì acid amin đóng vai trò trung tâm trong những vấn đề liên quan đến nguồn gốc của sự sống.


Mục tiêu quan sát là tinh vân Lạp Hộ (Orion) và vùng trung tâm Ngân Hà, hai nơi có tiếng là nôi của những ngôi sao trẻ và chứa nhiều phân tử. Thiết bị gồm có kính vô tuyến 30 met được trang bị máy thu đặt trong máy điều lạnh, nhằm giảm tiếng ồn và những phổ kế hoạt động trên những dải tần số trải dài từ 101000 đến 223000 MHz (bước sóng từ 3 đến 1,4 milimet). Chúng tôi phát hiện tổng cộng 334 vạch phổ trong đó có 157 vạch không nhận biết được là của chất hóa học nào. Về nguyên tắc, chúng tôi ước tính, nếu những vạch phổ glycin đủ mạnh phải xuất hiện trong những dải tần số mà chúng tôi quan sát. Nhưng trên thực tế, các vạch phổ glycin quá yếu nên bị che bởi những vạch phổ của những phân tử khác (Hình 3) Chúng tôi có thể đưa ra kết luận là trong Ngân Hà, mật độ của phân tử glycin phải thấp hơn ít nhất 10 tỉ lần mật độ của hydrogen


Hình ảnh
Hình 3: Một miền phổ của tinh vân Lạp Hộ quan sát bởi F. Combes, Nguyễn Quang Riệu và G. Wlodarczak


Phân tử HC7N và HC9N là những phân tử nặ gọi là cyanopolyne, gồm có những chuỗi carbon dài, tương đối hiếm trong Vũ trụ. Công thức hóa học khai triển của các loại phân tử này có những liên kết ba (triple bond). Chẳng hạn phân tử HC9N có công thức

H-C=C-C=C-C=C-C=C-C=N

và chỉ tồn tại trong những điều kiện lý hóa đặc biệt. Chúng tôi phát hiện được những phân tử HC7N và HC9N trong một số sao và nghiên cứu môi trường sản xuất ra những phân tử này [10], [11].


Nhân của các thiên hà có nhiều bụi và khí. Đây cũng là nôi của những ngôi sao thế hệ trẻ, hãy còn nằm trong những đám khí trộn lẫn với bụi. Do đó, môi trường này có những điều kiện lý hóa thuận lợi cho sự tổng hợp các phân tử. Sử dụng kính thiên văn IRAM, chúng tôi đã quan sát thấy một số phân tử hữu cơ, trong đó có acid HNCO, phát hiện được lần đầu tiên trong những thiên hà [12].


Hình ảnh

7- Kỹ thuật hệ kính giao thoa


Những bước sóng vô tuyến (lvt ) trải dài từ khoảng 1 mm tới khoảng 10m nên lớn gấp hàng nghìn lần đến hàng chục triệu lần bước sóng khả kiến (lkk ~0,6 µm). Để có độ phân giải l/D (l là bước sóng, D là đường kính của kính) tương đương với độ phân giải của kính thiên văn dùng trong vùng khả kiến, các nhà thiên văn vô tuyến phải dùng các ăngten có đường kính lớn gấp lvt/lkk lần đướng kính của kính quang học hoạt động trên những bước sóng khả kiến. Có nghĩa là nếu muốn đạt được độ phân giải cao bằng độ phân giải của một kính thiên văn quang học có đường kính 1,5m, kính thiên văn vô tuyến hoạt động trên bước sóng = 1mm phải có đường kính lớn bằng = 2500m ! Việc xây một ăngten lớn như thế tốn rất nhiều kinh phí và khó thực hiện về mặt kỹ thuật. Kính vô tuyến milimet lớn nhất hiện nay chỉ có đường kính lớn tới 45m.


Dựa trên nguyên tắc của phép đo giao thoa (interferometry) sử dụng đồng thời một số (ít nhất là hai) ăngten hoạt động tương quan với nhau, các nhà thiên văn vô tuyến đạt được độ phân giải tương đương với, hoặc cao hơn độ phân giải của các kính quang học. Bởi vì độ phân giải của hệ giao thoa không tùy thuộc vào kính thước của riêng từng ăngten mà tùy thuộc vào khoảng cách giữa các ăngten. Độ phân giải vẫn được xác định bằng công thức l/D, nhưng ở đây D là khoảng cách giữa những ăngten và còn được gọi là "đường căn cứ" (baseline) của hệ giao thoa. Đường căn cứ có thể dài hàng chục, thậm chí hàng nghìn kilomet. Các nhà thiên văn vô tuyến xây những mạng ăngten đặt ở các châu lục khác nhau để đạt tới độ phân giải cao (10^-5 giây cung). Độ phân giải này dùng để phân biệt chi tiết trong những thiên hà xa xôi trong Vũ trụ. Vì lý do kỹ thuật, phép đo giao thoa chưa được dùng trên bước sóng khả kiến. Các nhà thiên văn bắt đầu xây những kính quang học để áp dụng phương pháp này.


8- Những công trình nghiên cứu bằng kính vô tuyến giao thoa


Những phân tử ammoniac (NH3) và cyanoprolyne (HC7N) đóng vai trò quan trọng trong quá trình hóa học trong vỏ những ngôi sao. Những phân tử NH3 va chạm với nguyên tử và phân tử hydrogen để tạo ra trạng thái cân bằng nhiệt, nên NH3 được coi là những nhiệt kế để đo nhiệt độ trong môi trường xung quanh sao.

Hình ảnh
Hình 4: Vạch phân tử ammoniac NH3 và vạch phân tử HC7N phát hiện được trong vỏ của một ngôi sao đang hấp hối, CRL 2688. Các nhà thiên văn Nguyễn Quang Riệu, Graham và Bujarrabal sử dụng kính vô tuyến Effelsberg để thực hiện công trình quan sát này (1984)


Chúng tôi phát hiện được NH3 và HC7N trong những vỏ sao bằng kính vô tuyến thiên văn 100m đường kính tại Effelsberg trên bước sóng 1,3cm [10] (Hình 4). Bởi vì kính Effelsberg, tuy lớn, nhưng vẫn không có độ phân giải đủ cao để quan sát được nhiều chi tiết. Chúng tôi dùng hệ kính giao thoa VLA (Very Large Array) đặt tại tiểu bang New Mexico (nước Mỹ) để xác định sự phân bố các loại phân tử trong vỏ các ngôi sao. Hệ giao thoa VLA gồm có 27 ăngten, mỗi ăngten có đường kính 25m. Khoảng cách tối đa giữa những ăngten là 35km. Chúng tôi phát hiện được là phân tử NH3 tập trung trong một vỏ bụi hình khuyên bao quanh ngôi sao, còn phân tử HC7N phân tán ra thành một vầng rộng [13]. Cho tới nay, các nhà khoa học vẫn chưa hiểu tại sao những phân tử HC7N lại tồn tại ở cách xa ngôi sao như thế.


Chúng tôi dùng hệ giao thoa VLA để quan sát bức xạ synchrotron phát trên bước sóng 18cm bởi thiên hà 3C 111, ở khoảng cách 6 trăm triệu năm-ánh sáng. Nhân của thiên hà, có khả năng là một lỗ đen, bắn những tia electron tương đối tính ra xa hàng trăm nghìn năm-ánh sáng. Vật chất và từ trường trong không gian giữa các thiên hà bị nén và bẫy electron, tạo ra hai thùy phát ra bức xạ vô tuyến giúp các nhà lý thuyết tìm hiểu cơ chế sản xuất ra electron có năng lượng cao và từ trường xung quanh các thiên hà.


Hình ảnh
Hình 5: Angten trong hệ kính vô tuyến giao thoa BIMA của Đại học Berkeley (California, USA). Trên nền trời là vùng trung tâm của Ngân hà. (Hình chụp bởi nhà thiên văn Dick Plambeck)




Năm 1985 và 1986, tôi sang Đại học Berkeley (California) để cộng tác và sử dụng hệ giao thoa BIMA (của Đại học Berkeley, Illinois và Maryland) (Hình 5). Chúng tôi quan sát một số phân tử và tìm hiểu được cơ chế hóa học cấu tạo ra những phân tử trong vỏ những ngôi sao [14], [15].


Những photon tử ngoại trong môi trường kế cạnh ngôi sao, ion hóa một số phân tử. Ion tổng hợp với những phân tử trung hòa để tạo ra những phân tử hữu cơ phức tạp. Lần đầu tiên, chúng tôi quan sát thấy là hiện tượng "quang ion hóa" (photoionization) tỏ ra rất quan trọng trong quá trình hóa học xung quanh những ngôi sao.


Năm 1987, tôi được mời sang Đại học Tokyo (Đông Đại) làm giáo sư thỉnh giảng và Đài thiên văn vô tuyến Nobeyama (thuộc Đại học Tokyo) để nghiên cứu. Đài Nobeyama có kính vô tuyến lớn, 45m đường kính, hoạt động trên những bước sóng milimet và có một hệ phổ kế rất hiện đại. Tôi cộng tác với các nhà thiên văn Nhật Bản và phát hiện được những phân tử, như hydrocarbon C2H, C4H và ion HCO+. Những kết quả này giúp chúng tôi tìm hiểu thêm về quá trình tiến hóa của các ngôi sao trong Dải Ngân Hà [16]



[10] Nguyen Quang Rieu, D, Graham» V. Bujarrabal, A.&A., 138, L5 (1984)
[II] Truong Bach, D. Graham, Nguyen Quang Rieu, A.&A., 277, 133 (1993)
[12] Nguyen Quang Rieu, C. Henkel, J.M. Jackson, R, Mauersberger, A.& A., 241, L33 (1991)
(131 Nguyen Quang Rieu, A. Winnberg, V. Bujarrabal, A.& A., 165, 204 (1986)
[14] J.H. Bieging, Nguyen Quang Rieu, Ap.J. 329, L107 (1988)
[15] Nguyen Quang Rieu» J.H. Bieging, Ap.J. 359, 131 (1990)
[16] Nguyen Quang Rieu. S. Deguchi, H. Izumiura, N. Kaifu, M. Ohishi, H, Suzuki, N. Ukita, Ap.J. 330, 374 (1988)
enigmatic
Thành viên mới
Thành viên mới
 
Bài viết: 7
Ngày tham gia: Thứ 5 Tháng 3 05, 2009 5:58 pm

Re: Vũ Trụ - Phòng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại

Bài viết chưa xemgửi bởi enigmatic » Thứ 6 Tháng 3 06, 2009 4:10 am

9- Quan sát bằng vệ tinh ISO

Từ năm 1985, tôi được mời tham gia vào đề án của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (European Space Agency, viết tắt là ESA) để phóng một vệ tinh chuyên quan sát trong vùng bước sóng hồng ngoại. Vệ tinh được đặt tên là ISO (Infrared Space Observatory, Đài Thiên văn Vũ trụ Hồng ngoại)


Những ngôi sao loại Mặt trời đang ở tuổi trung niên và những thiên hà lấp lánh đầy sao, đều phát ra ánh sáng. Còn những ngôi sao già đã hao mòn vật chất, cùng những sao sơ sinh và những thiên hà đang được hình thành chủ yếu chỉ phát bức xạ hồng ngoại. Vì khí quyển Trái đất hấp thụ bức xạ hồng ngoại, nên các nhà thiên văn phải đặt những kính thiên văn trên vệ tinh, phóng ra hẳn ngoài khí quyển để quan sát. Chúng tôi làm những mô hình lý thuyết để tiên đoán cường độ của các vạch phổ, nhằm đưa vào chương trình quan sát của vệ tinh ISO, những vạch đủ mạnh để có thể phát hiện được và có lợi ích cho các mục tiêu nghiên cứu [17]. Chúng tôi có những buổi họp thường xuyên cùng những nhà thiên văn nước ngoài để trao đổi kết quả.

Hình ảnh
Hình 6: Vệ tinh ISO quan sát trong vùng sóng hồng ngoại


Sau 10 năm chuẩn bị, vệ tinh ISO được phóng bằng một tên lửa Ariane của ESA, ngày 17 tháng 11 năm 1995. Các máy điện tử thu tín hiệu của các thiên thể phải được ướp lạnh trong một bình chứa helium lỏng để giữ thiết bị ở nhiệt độ 4K, nhằm giảm đến mức tối thiểu tiếng ồn của máy thu và tăng độ nhạy của kính. Vệ tinh ISO chứa đủ helium để hoạt động tới ngày 8 tháng 4, năm 1998. Trong số những kết quả chúng tôi thu được, đáng chú ý là trong vỏ một ngôi sao, W Hydra, có một "rừng" hàng trăm vạch phổ của phân tử H2O mà các nhà thiên văn chưa phát hiện được từ trước tới nay, vì chúng bị hấp thụ bởi khí quyển Trái đất (Hình 7).



Hình ảnh
Hình 7: Một "rừng" phổ hồng ngoại của phân tử H2O phát hiện được trong vỏ ngôi sao W Hydra. Những vạch phổ H2O được xác định bằng những mũi tên và những con số tương ứng với những mức năng lượng quay của phân tử. Đây là một trong những kết quả đầu tiên thu được bởi các nhà thiên văn, sử dụng các thiết bị đặt trên vệ tinh hồng ngoại ISO (Infrared Space Observatory) [Barlow, Nguyễn Quang Riệu và 41 cộng sự, 1996)


Bài báo công bố kết quả đầu tiên mang tên 43 tác giả, những nhà khoa học đã tham gia vào công trình nghiên cứu này [18]. Những phân tử H2O tồn tại trong vỏ những ngôi sao đang hấp hối và đang thổi ra những luồng gió gọi là gió sao. Tốc độ gió sao lên tới hàng vạn kilomet/giờ. Nhiệt độ trong vỏ sao phụ thuộc vào hai yếu tố, cơ chế hun nóng và cơ chế làm nguội khí. Những photon tử ngoại và sự va chạm giữa những hạt bụi và khí hun nóng khí. Những phân tử H2O phát ra nhiều vạch phổ nên là một thành phần làm nguội khí. Sự phát hiện những vạch phổ hồng ngoại H2O đã giúp các nhà thiên văn nghiên cứu được hiện tượng gió sao và quá trình cân bằng nhiệt trong môi trường xung quanh những ngôi sao.

Dùng phổ kế của vệ tinh ISO, chúng tôi cũng phát hiện được bức xạ hồng ngoại trên bước sóng 34,6 µm. Những photon 34,6 µm bơm bức xạ vô tuyến maser 1612 MHz của phân tử hydroxyle (OH). Hiện tượng maser được giải thích bằng một mô hình lý thuyết [19], [20] (Hình 8). Đây là lần đầu tiên, cơ chế bơm bức xạ maser OH được phát hiện bằng một cuộc thí nghiệm thiên văn.



Hình ảnh
Hình 8: Chu trình "bơm" bức xạ maser của phân tử OH trên tần số 1612 MHz. Các nhà thiên văn dùng phổ kế đặt trên vệ tinh ISO quan sát được trong vỏ của ngôi sao IRC 10420, một số vạch phổ hồng ngoại của phân tử OH. Những mũi tên chỉ những dịch chuyển của phân tử từ mức năng lượng này đến mức năng lượng kia, tương ứng với những vạch phổ. Những con số chỉ bước sóng của những vạch bằng đơn vị micromet. Đáng chú ý là vạch 34,63 µm (đường không liên tục thẫm nhất trong hình. Kết quả quan sát ISO xác định là photon của vạch hồng ngoại 34,63 µm bị hấp thụ bởi vỏ ngôi sao và bơm những phân tử OH lên những mức năng lượng cao. Khi rơi xuống những mức năng lượng thấp, những phân tử phát ra bức xạ maser trên tần số 1612 MHz, ở mức năng lượng quay cơ bản 2p3/2 (Sylvester, Barlow, Nguyễn Quang Riệu và cộng sự, 1997)


Phổ kế đặt trên vệ tinh ISO còn được dùng để quan sát những vạch phổ nguyên tử và phân tử phát ra bởi những thiên hà xa xôi. Ngoài thành phần khí, các nhà thiên văn còn tìm thấy những vụn đá quý như hồng ngọc, bám vào những hạt bụi.


(17] Shuji Deguchi, Nguyen Quang Rieu, Ap.J. 360, L27 (1990)
[18] M. J. Barlow, Nguyen Quang Rieu, Truong Bach, J. Cernicharo, E. Gonzalez-Alfonso, X.-W. Liu, P. Cox, R. J. Sylvester, P.E. Clegg, M. J. Griffin, B. M. Swinyard, S. J. Unger, J. P. Baluleau, E. Caux, M. Cohen, R. J. Cohen, R. J. Emery, J. Fischer, I. Furniss, W. M. Glencross, M. A. Greenhouse, C. Gry, M. Joubert, T. Lim, D. Lorenzetti, B. Nisini, A. Omont, R. Orfei, D. Péquignot, P. Saraceno, G. Serra, C.J. Skinner, H. A. Smith, H. J.. Walker, C.. Armand, M. Burgdorf, D. Ewart, A. Di Glorgio, S. Molinari, M. Price, S. Sidher, D. Texier, N. Trams, A.&A. 315, L241 (!996)
[19] R. J. Sylvester, M. J. Barlow, Nguyen Quang Rieu, X. W. Lin, C. J. Skinner, R. J. Cohen, T. Lim, P. Cox, Truong Bach, H. A. Smith, H. J. Habing, M. N. R. A. S. 291, L42 (1997)
[20] Thai Quang Tung, Dinh van Trung, Nguyen Quang Rieu, V. Bujarrabal, T. Le Bertre, E. Gérard, ÁA., 331, 317 (1998)
enigmatic
Thành viên mới
Thành viên mới
 
Bài viết: 7
Ngày tham gia: Thứ 5 Tháng 3 05, 2009 5:58 pm

Re: Vũ Trụ - Phòng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại

Bài viết chưa xemgửi bởi enigmatic » Thứ 6 Tháng 3 06, 2009 4:10 am

10- Triển vọng của ngành thiên văn thế giới:

Ngành thiên văn vật lý đang trên đà phát triển nhờ có những kính thiên văn hoạt động trên nhiều miền sóng. Muốn nghiên cứu những thiên thể trong Vũ trụ, các nhà khoa học phải quan sát trên những bước sóng trong phổ điện từ, từ bước sóng gamma, X, tử ngoại, khả kiến, đến bước sóng hồng ngoại và vô tuyến. Những môi trường có nhiệt độ cao phát ra bức xạ gamma và X. Những ngôi sao bình thường như Mặt trời phát ra ánh sáng. Những thiên hà đang hình thành và những ngôi sao còn trẻ, chưa đủ nóng nên chỉ phát ra bức xạ hồng ngoại và vô tuyến.

Hình ảnh
Kính (có đường kính 8m) của hệ kính thiên văn VLT của cộng đống Âu Châu

Muốn thu được bức xạ của những thiên hà ở tận cùng Vũ trụ, các nhà thiên văn phải xây những kính thiên văn lớn để thu thập thật nhiều photon và để có độ phân giải cao. Những kính thiên văn quang học hiện đại có đường kính từ 8 tới 10 met. Các nhà thiên văn có dự án xây những hệ kính vô tuyến giao thoa gồm hàng chục ăngten cách xa nhau hàng chục tới hàng nghìn kilomet để đạt được độ phân giải cao. Trào lưu của ngành thiên văn hiện đại là phát hiện được những loại thiên thể xa xôi phát ra những bức xạ rất yếu, nhưng đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa của Vũ trụ.


Một ngành mũi nhọn trong thiên văn học là sự tìm kiếm các hành tinh ở bên ngoài Hệ Mặt trời. Sự phát hiện những hành tinh trong những hệ sao rất phức tạp, bởi vì ánh sáng yếu ớt của hành tinh bị át bởi ánh sáng chói lọi ủa ngôi sao đồng hành. Cũng như một cặp người nhảy múa quay và di chuyển khi gần nhau, khi xa nhau, ngôi sao nhích đi nhích lại vì bị nhiễu bởi hành tinh đồng hành. Dùng kỹ thuật đo lường công phu để phát hiện được sự thay đổi tốc độ xuyên tâm của những ngôi sao, các nhà thiên văn đã phát hiện được trên dưới một trăm hành tinh trong những hệ sao. Tuy nhiên, những hành tinh được phát hiện từ trước tới nay là những thiên thể ở thể khí, lớn ít nhất bằng hành tinh Mộc trong Hệ Mặt trời và không có khả năng có sự sống. Các nhà thiên văn có đề án phóng ra ngoài Trái đất một số kính thiên văn để đo sự chuyển động của những ngôi sao với nhiều chi tiết hơn. Họ cũng định áp dụng cả phương thức giao thoa để che ánh sáng của ngôi sao. Các nhà thiên văn hy vọng sẽ phát hiện được những hành tinh đồng hành bé nhỏ có vỏ rắn như Trái đất và có khả năng có sinh vật.


Những hành tinh trong Hệ Mặt trời cũng được thăm dò bằng những vệ tinh. Hành tinh Hỏa có khả năng có biển bị phủ dưới một lớp băng. Nước là yếu tố cần thiết cho đời sống của sinh vật, nên các nhà khoa học cho rằng có thể có sự sống dưới dạng vi sinh vật trên hành tinh Hỏa. Các nhà sinh vật học và các nhà hóa học cộng tác với các nhà thiên văn học để tìm hiểu nguồn gốc của sự sống trên Trái đất và có thể cả trên một số hành tinh trong Hệ Mặt trời.


Một vấn đề cũng được các nhà thiên văn chú ý tới là sự nghiên cứu quá trình tiến hóa của Vũ trụ. Từ hơn nửa thế kỷ nay, họ dựa trên cơ sở lý thuyết và quan sát để tìm hiểu nguồn gốc của Vũ trụ. Có hai thuyết đối lập nhau được đề xuất. Một thuyết cho rằng vật chất được tạo ra liên tục để bù trừ vật chất loãng dần do Vũ trụ luôn luôn dãn nở. Vũ trụ này "vô thủy vô chung", không có đầu, không có cuối, tức là một "Vũ trụ ổn định". Một thuyết khác đề nghị là Vũ trụ ra đời cách đây đã rất lâu, khoảng 15 tỳ năm nay, do một vụ nổ vô cùng vĩ đại gọi là "Big Bang". Cho tới nay, phái thuyết Vũ trũ ổn định vẫn còn phản đối và cho rằng phái đối phương có xu hướng thiên về tôn giáo. Bởi vì trong Kinh thánh của đạo Thiên Chúa có nói là thế giới muôn loài đều do một Đấng Thượng Đế tối cao tạo ra chỉ một lần cho mãi mãi. Sự tranh luận sôi nổi trong giới khoa học là chuyện bình thường. Tuy nhiên, những sự kiện và số liệu quan sát chứng minh rằng thuyết Big Bang miêu tả được nhiều hiện tuợng xẩy ra trong Vũ trụ. Thuyết Big Bang có phần đúng, tuy không giải thích được tất cả những hiện tượng thiên nhiên quan sát thấy và còn phải được cải tiến. Hầu như toàn thể các nhà khoa học hiện nay chấp thuận thuyết Big Bang.


Ngay sau Big Bang, Vũ trụ bung ra thật nhanh trong một khoảnh khắc, mà các nhà khoa học gọi là thời kỳ "lạm phát". Vài phút đồng hồ sau vụ nổ Big Bang, những phản ứng hạt nhân được tiến hành để tổng hợp các hạt nhân của hydrogen thành hạt nhân của những nguyên tử nhẹ nhất, như helium. Mãi về sau, những nguyên tử nặng, như carbon và sắt, mới được đièu chế trong lòng các ngôi sao.


Các nhà thiên văn sử dụng những kính thiên văn ngày càng lớn để quan sát những thiên thể xa xôi và để thâm nhập sâu vào Vũ trụ. Họ lập ra những mô hình lý thuyết phức tạp để giải thích những kết quả quan sát và suy đoán được những sự kiện xẩy ra trong Vũ trụ thời xa xưa và trong tương lai. Thiên thể ở càng xa thì ánh sáng và tín hiệu vô tuyến của chúng càng phải mất nhiều thời gian mới truyền tới Trái đất. Nghĩa là ánh sáng và tín hiệu của những thiên thể rất xa mà các nhà thiên văn quan sát được hiện nay là những bức xạ phát ra từ hồi thiên thể này còn rất trẻ. Đây là những thiên hà thế hệ đầu tiên không lâu sau vụ nổ Big Bang. Quan sát sâu vào Vũ trụ tức là tìm hiểu được trạng thái của Vũ trụ ở giai đoạn vừa mới được hình thành. Những sự kiện xẩy ra trong Vũ trụ ban đầu giống như những sự kiện mà các nhà vật lý quan sát thấy trong những máy gia tốc. Các nhà thiên văn cộng tác với các nhà vật lý để cùng nhau tìm hiểu Vũ trụ. Nghiên cứu thế giới vi mô của những hạt cơ bản cực nhỏ giúp các nhà khoa học khám phá được thế giới vĩ mô.


Một thành tựu khoa học quan trọng trong thế kỷ 20 vưa qua là sự phát hiện ra "Bức xạ Vũ trụ", tàn dư của vụ nổ Big Bang tạo ra Vũ trụ. Tất cả Vũ trụ còn chìm đắm trong bức xạ di tích này. Bức xạ tàn dư của Vũ trụ hiện nay là một "bức xạ vật đen" (black-body radiation). Các nhà thiên văn đo được chính xác nhiệt độ của bức xạ Vũ trụ, chỉ thấp khoảng bằng 2,735 K. Năn 1992, họ dùng vệ tinh COBE và phát hiện ra những thăng giáng nhiệt độ rất yếu, chỉ vào cỡ 3.10^-5 K. Sự thăng giáng này tương ứng với tính khôn đồng đều của Vũ trụ nguyên thủy và là mầm mấng của các thiên hà và cac chùm thiên hà mà chúng ta quan sát được hiện nay.


Những năm gần đây, các nhà thiên văn sử dụng những kính thiên văn hiện đại để quan sát một loại sao siêu mới rất sáng, bùng nổ trong những thiên hà xa lắc. Họ vô cùng ngạc nhiên khi phát hiện thấy ràng có một lực nào đó, có tác động ngược lại với lực hút hấp dẫn và đẩy vật chất ra xa nhau. Lực đẩy át hẳn lực hút hấp dẫn, làm Vũ trụ càng ngày càng dãn nở nhanh. Những kết quả quan sát gợi lại ý của Einstein, khi ngay từ đầu thế kỷ 20 ông đã đưa vào phương trình một số hạng tương ứng với một lực đẩy trong Vũ trụ. Sự tiến hóa của Vũ trụ phụ thuộc vào hai yếu tố, mật độ của vật chất trong Vũ trụ thường được gọi là W và hằng số Vũ trụ l . Tham số W càng lớn thì lực hấp dẫn càng mạnh. Hằng số l tương ứng với một lực đẩy (tỷ lệ thuận với khoảng cách) có tác dụng ngược lại với lực hút hấp dẫn (tỷ lệ nghịch với khoảng cách bình phương). Sự quan sát vào các sao siêu mới ở biên giới tận cùng của Vũ trụ sẽ giúp các nhà khoa học xác định W và l. Tuy nhiên, các nhà khoa học đang tranh luận để tim hiểu bản chất của lực đẩy này.
enigmatic
Thành viên mới
Thành viên mới
 
Bài viết: 7
Ngày tham gia: Thứ 5 Tháng 3 05, 2009 5:58 pm

Re: Vũ Trụ - Phòng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại

Bài viết chưa xemgửi bởi enigmatic » Thứ 6 Tháng 3 06, 2009 4:12 am

11- Thiên văn học tại Việt Nam
Sự phát triển ngành khoa học thiên văn là một công trình lâu dài. Hiện nay các nhà thiên văn coi vũ trụ như một phòng thí nghiệm, trong đó có nhiều hiện tượng lý hóa, đôi khi rất độc đáo, tiến hành một cách tự nhiên. Kính thiên văn là thiết bị thu tín hiệu được chế tạo bằng những kỹ thuật hiện đại đòi hỏi nhiều kinh phí. Do đó ngành thiên văn hầu như chỉ được phát triển ở những nước có nhiều khả năng về mặt kinh tế. Tuy nhiên, nước ta cần có những biện pháp phổ biến thiên văn học, để trong tương lai chúng ta có một đội ngũ cán bộ tham gia với cộng đồng các nhà khoa học trên thế giới trong cuộc chinh phục Vũ trụ. Phổ biến thiên văn học cũng là một biện pháp bài trừ mê tín, và nâng cao trình độ của nhân dân. Thiên văn học là một ngành liên quan đến nhiều lãnh vực như vật lý, hóa học, sinh học, toán học và kỹ thuật.


Công việc đầu tiên là đào tạo cán bộ chuyên ngành. Sinh viên Việt Nam đã sang Đài thiên văn Paris học và thực tập về ngành thiên văn. Phần lớn các sinh viên và thực tập sinh đã đạt được kết quả tốt. Chúng ta cần tạo điều kiện để thu hút các nhà khoa học trẻ sau khi họ về nước. Muốn thực hiện được mục tiêu này, ngoài điều kiện về cơ sở vật chất, còn cần phải đào tạo thêm cán bộ để có đủ một số lượng tới hạn các nhà khoa học cùng ngành. Họ sẽ cộng tác chặt chẽ với nhau nhằm phát triển những ngành khoa học mới mẻ.


Hình ảnh
Hình 9: Kính vô tuyến giao thoa với 2 angten (ở cận cảnh và viễn cảnh) làm tại Trung tân Vô tuyến Nançay (thuộc Đài Thiên văn Paris) dùng để quan sát nhật thực toàn phần tại Phan Thiết, ngày 24 tháng 10 năm 1995. Sau nhật thực, kính được đặt tại Đại học Sư phạm Hà nội để sinh viên thực tập.


Từ năm 1976, tôi thường xuyên về nước để phổ biến ngành thiên văn vật lý. Nhật thực toàn phần tại Việt Nam ngày 24 tháng 10 năm 1995 đã là dịp để nhân dân tiếp cận với một hiện tượng thiên văn. Chúng tôi đã làm riêng trong dịp này một kính thiên văn vô tuyến giao thoa gồm hai ăngten để mang về nước cùng một số kính quang học. Hình 9 và Hình 10. Sau khi hướng dẫn nhân dân quan sát nhật thực tại Phan Thiết, chúng tôi đã tặng Đại học Quốc gia Hà Nội các thiết bị này để sinh viên thực tập.


Hình ảnh
Hình 10: Nhật thực quang học: Mép gồ ghề của Mặt Trăng để ánh sáng của Mặt trời lọt qua, trông như những mặt kim cương lóng lánh (chụp bởi Koutchmy tại Phan Thiết nhân nhật thực ngày 24/10/1995



Đài Thiên văn Paris, Đại học Pierre và Marie Curie đã ký kết cùng Đại học Quốc gia Hà Nội một hợp đồng để giới thiệu và giảng dạy cho các cán bộ khoa học trong nước, môn thiên văn vật lý và những kỹ thuật xử lý hình và điện tử. Trong những khóa học gần đây, chúng tôi đã đưa thêm vào chưng trình môn vật lý khí quyển và môi trường (xem bài của Mégie và của Leppelmeier trong cuốn sách này).

Nước ta ở vùng nhiệt đới có khí hậu nóng và ẩm, nên không thuận lợi cho ngành thiên văn quang học. Bởi vì ánh sáng của các thiên thể khó truyền qua khí quyển mờ đục. Bức xạ vô tuyến trên những bước sóng centimet và dài hơn, có khả năng truyền qua những đám mây ẩm ướt mà không bị hấp thụ. Các nhà thiên văn Ấn Độ hiểu rõ tình huống này, nên đã xây một hệ kính vô tuyến giao thoa lớn để thám hiểm Vũ trụ. Sự quan sát bầu trời trên những bước sóng vô tuyến cũng có thể thích hợp với Việt Nam.

Hội Thiên văn Quốc tế cũng quan tâm đến sự phát triển thiên văn học tại nước ta và tổ chức những hội thảo và lớp học về ngành này. Tháng 8 năm 2000, Hội Thiên văn Quốc tế đã tổ chức tại thành phố Manchester (nước Anh) một hội thảo trong đó có những khóa họp đề nghị những biện pháp để phát triển ngành thiên văn tại những nước chưa có đủ phương tiện kỹ thuật. Tôi đã trình bày trong hội thảo phương pháp xây một loại kính vô tuyến đơn giản và không đòi hỏi nhiều kinh phí [21]. Một kính loại này đã được xây và sử dụng tại Việt Nam để quan sát nhật thực toàn phần năm 1995 (Hình 9; Hình 11)


Hình ảnh
Hình 11: Kết quả quan sát Mặt trời bằng kính vô tuyến giao thoa, ngày nhật thực toàn phần, 24 tháng 10 năm 1995, tại chân núi Tà Dôn, Phan Thiết. Kính lắp tại trạm vô tuyến Nançay, thuộc Đài Thiên văn Paris và hoạt động trên tần số 600 MHz. Trục tung chỉ cường độ bức xạ vô tuyến và trục hoành chỉ giờ. Trong thời gian Mặt Trời bị che hoàn toàn bởi Mặt trăng, từ 11 giờ 14 phút đến 11 giờ 6 phút, cường độ của bức xạ vô tuyến của Mặt trời giảm đi rất nhiều



Chương trình quốc tế HOU (Hands-On Universe), có nghĩa là "Vũ trụ thực hành", tạo điều kiện cho học sinh phổ thông và sinh viên đại học ở bất cứ nước nào để sử dụng, qua Internet, một mạng kính thiên văn đặt ở các nước trên thế giới. Mạng kính này hoạt động hoàn toàn tự động để phục vụ riêng cho mục tiêu giáo dục và phổ biến ngành thiên văn trên hoàn cầu. Cụ thể là ta có thể vào Internet để tự điều khiển mạng kinh thiên văn này, cách xa hàng nghìn kilomet, hoặc sử dụng số liệu và ảnh của các thiên thể đã thu được bằng kính. Nước ta cũng có thể dùng những kính thiên văn có sẵn để tham gia vào mạng HOU.


Để phổ biến rộng rãi những hiểu biết về Vũ trụ, tôi đã viết một số sách để đọc, dễ hiểu và thích ứng với đối tượng trong nước. Tôi không trình bày những đề tài quá phức tạp, mà chính các nhà thiên văn chuyên ngành cũng chưa hiểu rõ và cũng không đề cập đến những vấn đề triết học quá cao siêu liên quan đến nguồn gốc của Vũ trụ. Những đề tài khoa học phức tạp đã được giải thích trong một cuốn sách giáo trình thiên văn song ngữ Việt-Anh, cấp đại học, xuất bản trong nước, mà tôi đã soạn cùng với một số nhà thiên văn trong nước và nước ngoài. Những vấn đề liên quan đến khí quyển, Trái đất và môi trường cũng đề cập trong những cuốn sách phổ biến nói trên, cùng những biện pháp cụ thể để bảo vệ hành tinh của chúng ta.



14- Sách phổ biến thiên văn tiếng Việt
Hình ảnh





1. Vũ trụ phòng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại (Nhà Xuất bản Giáo dục, 1995)
2. Sông Ngân khi tỏ khi mờ – Les Reflets du Fleuve d’Argent (song ngữ Việt-Pháp, Nhà Xuất bản Văn hoá Thông tin, 1998)
3. Lang thang trên dải Ngân hà (Nhà Xuất bản Văn hoá Thông tin, 1997)
4. Bầu trời Tuổi thơ ( Nhà Xuất bản Giáo dục, 2002)
5. Thiên văn Vật lí – Astrophysics (Nhà Xuất bản Giáo dục, 2000), sách giáo khoa song ngữ Việt-Anh cấp Đại học (Tác giả D. Wentzel, Ng.Quang.Riệu, Ph. V.Trinh, Ng.Đ.Noãn, Ng.Đ.Huân)
6. Những con đường đến với các vì sao (Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2003), trình bầy những bài giảng trong khóa học ông tổ chức năm 2002 tại Đại học Quốc gia Hà Nội (cùng với nhiều tác giả)
7. Radioastronomy (tiếng Anh trong The Microwave Engineering Handbook, Volume 3, Publisher: Chapman and Hall)


[21] Nguyen Quang Rieu, in "Astronomy for Developing Countries", Special Session of the XXIV General Assembly of the International Astronomical Union, Edited by Alan. H. Batten, 255 (2000).
enigmatic
Thành viên mới
Thành viên mới
 
Bài viết: 7
Ngày tham gia: Thứ 5 Tháng 3 05, 2009 5:58 pm

Re: Vũ Trụ - Phòng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại

Bài viết chưa xemgửi bởi Aghuong » Thứ 6 Tháng 7 24, 2009 1:29 am

một điều đáng tiếc là các bạn học tới năm 4 rất ít người chọn học ngành thiên văn vật lý. mặc dù bên Tự Nhiên có hắn chuyên ngành Cosmology hắn hoi, nhưng gần như chẳng bạn nào chọn học năm vừa rồi.
em không nghe mùa thu
lá thu rơi xào xạc
con nai vàng ngơ ngác
đạp trên xác ...thợ săn.
Hình đại diện của thành viên
Aghuong
Thành viên
Thành viên
 
Bài viết: 23
Ngày tham gia: Chủ nhật Tháng 3 23, 2008 10:54 am
Đến từ: black hole ^_^


Quay về Kiến thức.

Ai đang trực tuyến?

Đang xem chuyên mục này: Không có thành viên nào đang trực tuyến1 khách