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

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)
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".
Tần số của bức xạ synchrotron là
n (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]

Kính thiên văn vô tuyến 100 met đường
kính của Viện Max-Planck (Đức) đặt tại Effelsberg
gần thành phố Bonn
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 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
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 2:
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)
|
|
|
|
|
2 atomes |
|
3 atomes |
H2 |
Hydrogène moléculaire |
C3 |
Tricarbone |
C2 |
Carbone moléculaire |
H2O |
Eau |
CH+ |
Ion méthylyne |
CCH |
Radical éthynyle |
CH |
Radical méthylyne (1) |
HCN |
Acide cyanhydrique |
OH |
Radical hydroxyle |
HNC |
Acide isocyanique (isomère de HCN |
CO |
Monoxyde de carbone |
HCO |
Radical formyle |
CN |
Radical cyano |
HCO+ |
Ion formyle |
CS |
Monosulfure de carbone |
HOC+ |
Ion isoformyle (isomère de HCO+) |
NO |
Monoxyde d'azote |
N2H+ |
Ion hydrure de diazonium |
NS |
Monosulfure d'azote |
H2S |
Sulfure d'hydrogène |
NH |
Hydrure d'azote |
HNO |
Hydrure de nitrosyle |
SO |
Monoxyde de soufre |
OCS |
Oxysulfure de carbone |
SO+ |
Ion monoxyde de soufre |
SO2 |
Anhydride sulfureux |
SiO |
Monoxyde de silicium |
HCS+ |
Ion thioformylium |
SiS |
Monosulfure de silicium |
SiC2 |
Dicarbure de silicium |
SiC |
Carbure de silicium |
C2O |
Dicarbure d'oxygène |
SiN |
Nitrure de silicium |
C2S |
Dicarbure de soufre |
PN |
Nitrure de phosphore |
|
|
PC |
Carbure de phosphore |
|
|
HCl |
Chlorure d'hydrogène |
|
|
NaCl |
Chlorure de sodium |
|
|
KCl |
Chlorure de potassium |
|
|
AlCl |
Chlorure d'aluminium |
|
|
|
|
|
|
|
4 atomes |
|
5 atomes |
NH3 |
Ammoniac |
C5 |
Pentacarbone |
C2H2 |
Acétylène |
CH4 |
Méthane |
H2CO |
Formaldéhyde |
CH2NH |
Méthylénimine |
HNCO |
Acide isocyanique |
H2CCO |
Cétène |
HOCO+ |
Ion dioxyde de carbone protoné |
NH2CN |
Cyanamide |
H2CS |
Thioformaldéhyde |
C4H |
Radical butatadiynyle |
C3N |
Radical cyanoéthynyle |
HC3N |
Nitrile propiolique |
HNCS |
Acide isothiocyanique |
HCCNC |
Isonitrile propiolique |
C3H |
Propynylidyne |
SiH4 |
Silane |
C3O |
Monoxyde de tricarbone |
C3H2 |
Cyclopropynylidène |
C3S |
Sulfure de tricarbone |
CH2CN |
Radical cyanure de méthyle |
HCNH+ |
Acide cyanhydrique protoné |
SiC4 |
Tétracarbure de silicium |
H3O+ |
Ion hydroxonium |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 atomes |
|
7 atomes |
CH3OH |
Méthanol |
CH3NH2 |
Méthylamine |
CH3CN |
Acétonitrile |
CH3CCH |
Méthylacétylène |
NH2CHO |
Formamide |
CH3CHO |
Acétaldéhyde |
CH3SH |
Méthylmercaptan |
CH2CHCN |
Acrylonitrile |
C2H4 |
Ethylène |
HC5N |
Cyanobutadiyne |
C5H |
Radical pentadiynyle |
C6H |
Radical hexatriynyle |
HC2CHO |
Propynaldéhyde |
|
|
C4H2 |
Diacétylène |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 atomes |
|
9 atomes |
HCOOCH3 |
Formiate de méthyle |
CH3CH2OH |
Ethanol |
CH3C3N |
Méthylcyanoacétylène |
CH3OCH3 |
Ether diméthylique |
|
|
CH3C4H |
Méthyldiacétylène |
|
|
CH3CH2CN |
Cyanure d'éthyle |
|
|
HC7N |
Cyanohexatriyne |
|
|
|
|
|
10 atomes |
|
11 atomes |
CH3COCH3 |
Acétone |
HC9N |
Cyanooctatétrayne |
|
|
|
|
|
13 atomes |
HC11N |
Cyanodécapentayne |
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 1014 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:
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/I0 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].
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
 |
Glycin
(NH2CH2COOH) |
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 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].

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 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 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]
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)
 |
Hình
6:
Vệ tinh ISO quan sát
trong vùng sóng 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.
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 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 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.
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.
 |
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.
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
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 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 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.
12-
Cung khoa học và nhà chiếu
hình vũ trụ tại thủ đô
Đề án xây
tại thủ đô Hà Nội một khu
giải trí phổ biến khoa học
cho thiếu nhi và cho cả
người lớn, trong đó có nhà
chiếu hình vũ trụ đang được
tiến hành thuận lợi. Nhà
chiếu hình vũ trụ có vòm 14
met đường kính, tương đương
với kích thước của nhà chiếu
hình vũ trụ tại Paris. Những
hiện tượng xảy ra trên bầu
trời sẽ được tái tạo trên
màn hình dưới vòm hình bán
cầu. Nhân viên điều khiển
máy chỉ cần bấm nút là trên
vòm hình sẽ hiện ra bầu trời
ở bất cứ thời điểm nào và ở
bất cứ nơi nào trên toàn
cầu. Ngoài sự hấp dẫn của Vũ
trụ, người đến xem còn có
thể trực tiếp tiếp cận với
những thí nghiệm khoa học
đơn giản.
Nước Pháp
tham gia tài trợ một phần về
đầu tư ban đầu cho đề án.
Điều quan trọng hơn là các
chuyên gia nước ngoài sẽ
giúp ta đào tạo chuyên viên
sử dụng máy và duy trì hoạt
động của máy. Người đến xem
sẽ thưởng thức được quang
cảnh bầu trời nhân tạo,
chiếu trên vòm hình của nhà
chiếu vũ trụ. Cung khoa học
sẽ là nơi giải trí trí tuệ
của các em thiếu nhi và nhân
dân thủ đô. Tôi rất quan tâm
tới đề án này và tham gia
hoạt động để điều ước mơ
sớm trở thành hiện thực.
13- Tài
liệu đã dẫn
Tên các tạp chí khoa học
-
Ann.
Astrophys . Annales
d'Astrophysiquc (France)
-
Nature Phys.
Sci. = Nature Physical
Science (United Kingdom)
-
M.N.R.S.=
Monthly Notices of the
Royal Astronomical
Society (United Kingdom)
-
A.&A.
=
Astronomy and
Astrophysics (Europe)
-
Ap.J.
- Astrophysical Journal
(USA)
[I] 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 (!976)
(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)
[9] F.
Combes, Nguyen Quang Rieu,
G. Wlodarczak. A.&A., 308,
618 (1996)
[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)
(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)
[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).
14-
Sách phổ biến thiên văn
tiếng Việt
 
 
 
-
Vũ trụ
phòng thí nghiệm
thiên nhiên vĩ đại
(Nhà Xuất bản Giáo
dục, 1995)
-
Lang
thang trên dải Ngân hà
(Nhà Xuất bản Văn
hoá Thông tin, 1997)
-
Sông
Ngân khi tỏ khi mờ –
Les Reflets du Fleuve
d’Argent (song
ngữ Việt-Pháp,
Nhà Xuất bản Văn hoá
Thông tin, 1998)
-
Bầu
trời Tuổi thơ ( Nhà
Xuất bản Giáo dục,
2002)
-
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)
-
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)
-
Radioastronomy (tiếng
Anh trong The Microwave
Engineering Handbook,
Volume 3, Publisher:
Chapman and Hall)
Bài của
Nguyễn Quang Riệu đăng trong
cuốn "Những con đường dẫn
đến các vì sao"
|
|
|
|
|
|
©
http://vietsciences.free.fr Nguyễn
Quang Riệu |