Edwin Hubble và Vũ Trụ Giãn Nở


Edwin Hubble

Edwin Hubble là ai?

20 tháng 11 năm 1889 là sinh nhật của Edwin Hubble - nhà thiên văn học huyền thoại mà chiếc kính viễn vọng không gian được đặt tên theo. Ông là người đặt nền tảng cho Vũ trụ học hiện đại.

Hubble là một người đàn ông đa tài, ông từng theo học ngành khoa học tại trường đại học Chicago. Để giữ lời hứa với người cha quá cố, ông đã từng học luật, ông cũng là một tay đấm bốc hạng nặng nghiệp dư và đã từ chối cơ hội để được thi đấu chuyên nghiệp. Sau khi tốt nghiệp, ông trở lại với khoa học tại đài thiên văn Yerkes ở Wisconsin. Vào năm 1919, Hubble nhận một vị trí tại đài thiên văn đỉnh Wilson California nơi mà ông dành cả phần đời còn lại. Một khoảng thời gian ngắn trước khi qua đời, Hubble trở thành nhà thiên văn đầu tiên sử dụng kính viễn vọng nổi tiếng Hale tại đài thiên văn Palomar gần san Diego, California. Vào thời điểm đó, kính viễn vọng 5.1 meter (200inch) được coi là lớn nhất thế giới.

Hubble đã cho các nhà thiên văn học biết rằng - chúng ta đang sống trong một Vũ Trụ Giãn Nở, nơi mà các thiên hà di chuyển so với các thiên hà còn lại. Khám phá này được biết đến với cái tên là Định luật Hubble trong nhiều năm. Nói một cách đơn giản nhất, định luật nói rằng, thiên hà càng xa, nó càng di chuyển ra xa chúng ta nhanh hơn. Đó chính là hồng tâm của vũ trụ học hiện đại của chúng ta. Vũ trụ - không thời gian và vật chất - được cho là bắt nguồn từ Big Bang.

Năm 2018, Hiệp hội thiên văn quốc tế IAU đã biểu quyết thay đổi cái tên Định luật Hubble thành Định luật Hubble - Lemaître.


Ảnh: Hubble Deep Field, công bố năm 2012

Vị trí đặc biệt của Edwin Hubble trong lịch sử của nền thiên văn học.

Hàng trăm năm về trước, phần lớn các nhà thiên văn học tin rằng toàn bộ Vũ Trụ chỉ chứa đựng du nhất thiên hà của chúng ta: Ngân Hà Milky Way. Vào những năm 1920s, Hubble là một trong số những người tiên phong nhận thấy rằng có cơ số những thiên hà khác bên ngoài Ngân Hà của chúng ta. 

Edwin Hubble đã quan sát các ngôi sao trong những đốm sáng mờ mà ngày ấy được gọi với cá tên là tinh vân Tiên Nữ (Andromeda Nebula), ông đã quan sát những ngôi sao khác nhau, chúng thay đổi độ sáng. Ông cũng đã đo đạc chu kỳ biến quang của chúng. Từ đó, Hubble có thể tính được khoảng cách của các thiên thể đó, cuối cùng ông nhận ra rằng các ngôi sao trong tinh vân này ở rất xa chúng ta và chúng không thể nào tồn tại trong Ngân Hà được.

Vào thời điểm đó, rất nhiều các nhà khoa học tin rằng Tiên Nữ là một nhà máy hình thành sao, nằm trong Ngân Hà. Hubble đã cho thấy các đám mây mờ đó chính là một thiên hà riêng biệt. Cảm ơn Hubble, vì hiện tại chúng ta biết rằng đó chính là Thiên hà Tiên Nữ - thiên hà xoắn ốc gần chúng ta nhất.

Thiên hà Andromeda

Thiên Hà Andromeda cách chúng ta 2.5 triệu năm ánh sáng. Chúng ta đều biết rằng có cơ số các thiên hà bên ngoài Ngân Hà, cách chúng ta đến hàng tỉ năm ánh sáng, nhưng đối với những người ở thời điểm 1920 điều đó hơi hư cấu. Khi các nhà thiên văn học biết được rằng các “tinh vân xoắn ốc” như Tiên Nữ là những thiên hà riêng biệt, đó chính là khi chúng ta biết rằng Vũ Trụ lớn hơn ta tưởng.

Ảnh: Thiên Hà Andromeda cùng hai thiên hà vệ tinh qua 1 chiếc kính thiên văn lớn. NOAO

Bước vào Vũ Trụ giãn nở

Nhưng vũ trụ bao la có trạm dừng chân? Hay là nó đang mở rộng?

Các nhà thiên văn quan sát thấy sự dịch chuyển về phía cuối màu đỏ của quang phổ trong ánh sáng của các thiên hà xa xôi. Họ giải thích sự dịch chuyển đỏ này là một dấu hiệu cho thấy các thiên hà đang di chuyển ra khỏi chúng ta. Hubble và các đồng nghiệp của ông đã so sánh ước tính khoảng cách với các thiên hà khác với sự dịch chuyển đỏ của chúng. Vào ngày 15 tháng 3 năm 1929 - Hubble công bố quan sát của mình rằng các thiên hà xa chúng ta nhất nhất đang di chuyển ra xa nhanh hơn các thiên hà gần nhất. Đây chúng là cái nhìn ban đầu của Định Luật Hubble.

Albert Einstein được cho là rất phấn khích khi được nghe về công trình của Hubble. Thuyết tương đối của Einstein cho biết rằng Vũ Trụ phải đang giãn ra hoặc co lại, bản thân Einstein lại phủ nhận điều đó, ông từ chối nó và thay vào đó, ông thích và chấp nhận ý tưởng rằng Vũ Trụ tĩnh và luôn tồn tại. Khi Hubble thuyết trình về bằng chứng của sự giãn nở, Einstein đã chấp nhận ý tưởng và ông đã gọi ý tưởng cũ của mình là “sai lầm lớn nhất”

Ảnh: Hubble cùng chiếc kính viễn vọng 200-inch Image courtesy Mount Wilson and Palomar Observatories/AIP.

Đổi tên 

Và cuối tháng 10 năm 2018, các thành viên của IAU đã biểu quyết thay đổi tên của định luật Hubble thành Định luật Hubble - Lemaître. Sự thay đổi này nhằm ghi công vị Linh mục và nhà thiên văn học Georges Lemaître với 78% phiếu bầu.

Vào những năm 1920, 2 năm trước Hubble, vị Linh Mục Georges Lemaître đã mô tả sự giãn nở của vũ trụ bởi các thiên hà chuyển động ra xa khỏi Trái Đất với tốc độ tương ứng với khoảng cách. Lemaître là một vị linh mục Công Giáo, nhà toán học, nhà thiên văn học và là giáo sư Vật lý tại Trường đại học Công Giáo Louvain. Trước công trình của Hubble, cha đã miêu tả sự tương quan giữa tốc độ dịch chuyển và khoảng cách của các thiên hà. 

Trong số các nhà thiên văn học chuyên nghiệp và sinh viên lịch sử khoa học, tên tuổi của Lemaître từ lâu đã được biết đến và vinh danh vì thành tích của ông. Viết trên Nature vào ngày 30 tháng 10 năm 2018, Elizabeth Gibney nói về sự thừa nhận của IAU đối với Lemaître: 

“Động thái này dường như là lần đầu tiên một tổ chức bỏ phiếu thay đổi tên của một định luật khoa học - mặc dù một số nhà khoa học nghi ngờ liệu sự thay đổi này có được chú ý hay không. IAU là cơ quan phân xử tên hành tinh và tên mặt trăng kể từ năm 1919, đồng thời giám sát danh mục tên sao chính thức của các nhà thiên văn học, nhưng tổ chức này không có nhiệm vụ chính thức đối với tên gọi của các quy luật khoa học.” Vậy nên nếu mọi người sử dụng tên cũ là Định Luật Hubble - sẽ không có ai phản đối cả. 

Chúng ta sẽ xem liệu các nhà thiên văn học và sinh viên của họ có từ từ chuyển sang sử dụng tên định luật Hubble-Lemaître , thay vì định luật Hubble hay không . Một tìm kiếm trên Google vào tháng 11 năm 2018, ngay sau cuộc bỏ phiếu của IAU, đã tìm thấy 119.000 kết quả cho tên này. Hiện tại, một tìm kiếm không trả lại nhiều kết quả cho từ khóa “Luật Hubble-Lemaître”.

Ảnh: Linh mục và nhà thiên văn người Bỉ Georges đã xuất bản một bài báo về sự giãn nở của Vũ Trụ vào năm 1927 Hình ảnh qua Emilio Segre Visual Archives / AIP / SPL / Nature .

 

Tham khảo

1. Edwin Hubble and the expanding universe

 


Bài viết cùng chuyên mục