Nhân loại từ lâu đã ngước nhìn lên bầu trời, tìm kiếm để đặt tên và sắp xếp chúng vào vũ trụ xung quanh chúng ta. Mặc dù sự chuyển động của các chòm sao - các hình mẫu gắn trên bầu trời đêm - là dễ dàng để theo dõi, thì các sự kiện vũ trụ khác như nhật thực, nguyệt thực, và chuyển động của các hành tinh cũng đã được sắp xếp và dự đoán.

Thiên văn học là gì?

Thiên văn học là lĩnh vực nghiên cứu Mặt Trời, Mặt Trăng, các hành tinh, sao chổi, khí, bụi, các thiên hà, ngôi sao, và các đối tượng khác bên ngoài Trái Đất.

Theo định nghĩa của NASA thì "Thiên văn học là ngành khoa học nghiên cứu về các ngôi sao, các hành tinh, và không gian."

Thiên văn học và chiêm tinh học có nhiều liên quan về mặt lịch sử, nhưng chiêm tinh học không phải là một ngành khoa học và được cho là không có gì liên quan đến thiên văn học cả.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê! http://vatlythienvan.com

NGC 7026, một tinh vân hành tinh, nằm ngay ngoài chóp đuôi của chòm sao Cygnus (The Swan). Credit: ESA / Hubble & NASA

Lịch sử thiên văn học

Xét về mặt lịch sử, Thiên văn học tập trung vào việc quan sát các vật thể trên bầu trời. Nó là anh em thân thiết với Vật lý thiên văn. Nói ngắn gọn, Vật lý thiên văn nghiên cứu về mặt vật lý của thiên văn học và tập trung vào hành vi, tính chất và chuyển động cỏa các đối tượng trong vũ trụ. Tuy nhiên, Thiên văn học hiện đại bao gồm nhiều yếu tố của chuyển động và tính chất của các vật thể này, và hai khái niệm này thường được sử dụng hoán đổi cho nhau.

Các nhà Thiên văn học hiện đại hoạt động trên hai nhánh: Lý thuyết và quan sát.

  • Thiên văn học quan sát tập trung vào các nghiên cứu trực tiếp các ngôi sao, hành tinh, thiên hà...
  • Thiên văn học lý thuyết tập trung xây dựng mô hình và phân tích cách mà các hệ thống phát triển.

Không giống như các lĩnh vực khoa học khác, các nhà Thiên văn học không thể quan sát một hệ thống từ lúc sinh ra đến lúc chết đi. Cuộc đời của các ngôi sao, các thiên hà trải dài từ hàng triệu năm đến hàng tỷ năm, do đó các nhà thiên văn học phải nhờ cậy vào hình ảnh các vật thể ở nhiều giai đoạn khác nhau trong quá trình tiến hóa để xác định cách chúng hình thành, phát triển, và kết thúc. Như vậy Thiên văn học lý thuyết và quan sát có xu hướng pha trộn lẫn nhau: các nhà thiên văn học lý thuyết sử dụng thông tin thực tế được thu thập để tạo ra các mô phỏng, trong khi các nhà thiên văn học quan sát sử dụng việc quan sát để xác nhận các mô hình - hoặc đề xuất các yêu cầu để tinh chỉnh chúng.

Thiên văn học bị chia thành nhiều lĩnh vực con, cho phép các nhà khoa học chuyên môn hóa trong các hiện tượng và đối tượng cụ thể.

Thiên văn học hành tinh: tập trung vào sự phát triển, tiến hóa và kết thúc của các hành tinh, trong khi các nhà thiên văn học Mặt Trời dành thời gian để phân tích một ngôi sao đơn lẻ - Mặt Trời của chúng ta. Các nhà thiên văn học sao lại hướng đôi mắt của họ đến các vì sao, bao gồm cả lỗ đen, tinh vân, sao lùn trắng và siêu tân tinh tồn tại khi một ngôi sao chết đi.

Thiên văn học thiên hà chuyên nghiên cứu về các thiên hà, Dải Ngân Hà, trong khi các nhà thiên văn học ngoại thiên hà xem xét từ bên ngoài thiên hà để xác định cách những tập hợp sao này hình thành, thay đổi, và chết.

Các nhà vũ trụ học tập trung vào vũ trụ một cách bao quát nhất, từ sự hình thành dự dội của Vụ Nổ Lớn cho đến sự tiến hóa của nó hiện nay, tất cả các hướng phát triển của nó cho đến khi kết thúc.

Thiên văn học thường (không phải luôn luôn) rất cụ thể đối với những thứ quan sát được, trong khi vũ trụ học thường liên quan đến các tính chất ở quy môn lớn của vũ trụ, và những thứ bí ẩn, vô hình, và đôi khi là những thứ thuần lý thuyến như: Lý thuyết dây, vật chất tối và năng lượng tối, và khái niệm đa vũ trụ.

Nghiên cứu thiên văn học

Các nhà quan sát thiên văn học dựa vào các bước sóng khác nhau trong phổ điện từ (từ sóng radio cho đến ánh sáng nhìn thất và kể cả tia X hay tia Gamma) để nghiên cứu trải rộng các vật thể trong vũ trụ. Những chiếc kính thiên văn đầu tiên tập trung vào nghiên cứu quang học đơn giản những thứ có thể nhìn thấy bằng mắt thường, và nhiều kính thiên văn vẫn tiếp tục nhiệm vụ đó ngày nay.

Nhưng khi sóng ánh sáng mang năng lượng mạnh hay yếu hơn, chúng di chuyển nhanh hay chậm hơn,thì việc sử dụng các loại kính thiên văn khác nhau là cần thiết để nghiên cứu ở các bước sóng khác nhau. Bức xạ mang năng lượng mạnh hơn, với bước sóng ngắn hơn, xuất hiện ở các bước sóng cực tím, tia X, và tia gamma, trong khi các đối tượng mang năng lượng yếu hơn bức xạ bước sóng dài hơn ở hồng ngoại và radio.

Kỹ thuật đo sao, một trong những nhánh cổ nhất của thiên văn học, là đo đạc Mặt Trời, Mặt Trăng, và các hành tinh. Các tính toán chính xác của những chuyển động này cho phép các nhà thiên văn học ở các lĩnh vực khác xây dựng mô hình về sự hình thành và tiến hóa của các hành tinh và các ngôi sao, và để dự đoán các sự kiện như nhật thực, nguyệt thực, mưa sao băng, và sự xuất hiện của các sao chổi.

Những nhà thiên văn học đầu tiên chú ý đến các hình mẫu trên bầu trời và cố gắng sắp xếp chúng theo thứ tự để dễ theo dõi và dự đoán chuyển động của chúng. Được biết đến là các chòm sao, những khuôn mẫu này giúp con người trong quá khứ đo lường các mùa. Sự chuyển động của các ngôi sao và các thiên thể khác được theo dõi khắp nơi trên thế giới, phổ biến nhất ở Trung Quốc, Ai Cập, Hy Lạp, Lưỡng Hà, Trung Mỹ và Ấn Độ.

Hình ảnh của một nhà thiên văn học là một tâm hồn cô độc với chiếc kính viễn vọng suốt đêm. Trong thực tế, phần khó khăn nhất của thiên văn học ngày nay được thực hiện với các đài quan sát bởi các kính thiên văn điều khiển từ xa bằng các máy tính - trên mặt đất và cả trong không gian - và với các nhà thiên văn học nghiên cứu dữ liệu và các hình ảnh tạo bởi máy tính.

Từ sự ra đời của nhiếp ảnh, và đặc biệt là nhiếp ảnh kỹ thuật số, các nhà thiên văn học đã cung cấp những hình ảnh tuyệt vời của không gian, không chỉ trong các công trình khoa học mà còn làm say mê công chúng.

Các nhà thiên văn học và các chương trình vũ trụ cũng góp phần vào việc nghiên cứu hành tinh của chúng ta, khi các nhiệm vụ chủ yếu là nhìn ra bên ngoài (hoặc du hành đến Mặt Trăng và xa hơn) và nhìn về và chụp những bức ảnh tuyệt vời của Trái Đất từ không gian.

Hien PHAN (Theo Space)

Author: Hien PHAN
Nguyên chủ nhiệm CLB Thiên văn Bách khoa - PAC (nay là CLB Thiên văn học Đà Nẵng - DAC); Nghiên cứu sinh ngành Vật lý thiên văn tại APC Laboratory, Paris Diderot University, Cộng hòa Pháp.

Bài viết xem nhiều