Định nghĩa Vật lý thiên văn
Vật lý thiên văn được định nghĩa là một nhánh của thiên văn học sử dụng các nguyên tắc vật lý và hóa học để xác định các tính chất (cường độ ánh sáng, tỉ trọng, nhiệt độ, và các thành phần hóa học) của các thiên thể, cũng như ảnh hưởng qua lại của chúng.
Các nhà vật lý thiên văn dùng những định luật vật lý để nghiên cứu Mặt Trời, các ngôi sao ,thiên hà và sự tiến hóa của chúng, ngoại hành tinh, môi trường liên thiên hà, và bức xạ nên vi sóng vũ trụ (CMB). Công cụ quan trọng nhất để giải mã vũ trụ chính là bức xạ điện từ, các nhà vật lý thiên văn phân tích quan phổ của các thiên thể và từ đó hiểu được về động lực học của chúng. Những chủ đề như năng lượng tối, vật chất tối, và sóng hấp dẫn thuộc về vật lý thiên văn hiện đại.
Các cột mốc trong lĩnh vực Vật lý thiên văn
Tiếp theo, hãy cùng nhìn qua một vài sự kiện đã thay đổi bộ mặt của lĩnh vực này.
1. CÁC VẠCH TỐI TRONG QUANG PHỔ MẶT TRỜI ( 1802 - 1814)
Kỷ nguyên của vật lý thiên văn bắt đầu từ khi Sir William Wollaston (năm 1802) và Joseph Fraunhofer phát hiện các vạch tối (còn được biết là vạch Fraunhofer) trong quang phổ của Mặt Trời
Khi ánh sáng Mặt Trời đi qua một lăng kính, nó tách thành các dải màu cầu vồng. Những màu này là quang phổ của Mặt Trời- nhưng khi quan sát, chúng ta thấy có rất nhiều vạch tối trong đó. Dó là những vạch phổ hấp thụ được tạo ra bởi các tạp chất như Can-xi, Natri, Manga, sắt,vv. Các thành phần chính xuất hiện trong Mặt Trời là Hydro, và một số thành phần khác chiếm số lượng nhỏ hấp thụ ánh sáng ở những bước sóng xác định tạo nên những phần tối trong quang phổ.
2. PHÂN LOẠI SAO THÀNH 7 LOẠI BỞI PICKERING (1885)
Pickering và nhóm của ông ấy bao gồm cả Annie Jump Cannon và Antonia Maury. Họ đã phân loại 400,000 ngôi sao thành 7 loại chính là O, B, A, F, G, K, M dựa theo quang phổ của chúng. Hệ thống này còn được biết tới là sơ đồ phân loại Harvard (Harvard Classification Scheme), đã thay đổi vật lý thiên văn và vẫn còn được sử dụng cho tới ngày nay. Nó còn cho chúng ta thấy được sự quan trọng của quang phổ học (spectroscopy) trong vật lý thiên văn.
3. BÀI BÁO CỦA EDDINGTON: CẤU TẠO BÊN TRONG CÁC VÌ SAO (1920)
Trở lại những năm 1920, nguồn gốc năng lượng của những ngôi sao hoàn toàn là một bí ẩn, Arthur Eddington đã dùng phương trình E = mc^2 nổi tiếng của Einstein để chỉ ra rằng các ngôi sao sinh ra năng lượng bằng sự tổng hợp hạt nhân Hydro thành Heli trong lõi. Eddington đã xuất bản một bài báo có tên là "The Internal Constitution Of Stars" nói về lý thuyết này.
4. LUẬN ÁN TIẾN SĨ CECILIA PAYNE (1925)
Được mô tả là luận án tiến sĩ đáng chú ý nhất về vật lý thiên văn bởi các đồng nghiệp, giả thuyết của Payne cho rằng thành phần chính của ngôi sao là Hydro và Heli. Đây là bước ngoặt lớn trong vật lý thiên văn vì nó đã đặt nền móng cho công cuộc nghiên cứu sự hình thành sao.
5. ĐỊNH LUẬT HUBBLE VÀ VŨ TRỤ GIÃN NỞ (1929)
Trong một thời gian dài, người ta tin rằng vũ trụ chỉ chứa duy nhất một thiên hà, đó là Ngân Hà. Đương nhiên chúng ta đã có ảnh chụp những thiên hà khác như Andromeda, các đám mây Magellan, vv… nhưng chúng được cho là các hệ sao khác trong Ngân Hà. Nhưng không lâu sau đó, người ta nhận ra rằng có rất nhiều thiên hà trong vũ trụ. Vật lý thiên văn lại có thêm một bước ngoặt lớn nữa nhờ vào công trình của Edwin Hubble và Lemaître. Định luật Hubble cho rằng thiên hà càng xa trong không gian thì nó di chuyển càng nhanh ra xa chúng ta. Đây là một bằng chứng đanh thép cho thực tế rằng vũ trụ đang giãn nở.
Tìm hiểu thêm tại:
https://vatlythienvan.com/143-kham-pha/133-danh-nhan-thien-van-hoc/5430-edwin-hubble-va-vu-tru-gian-no.html
6. PHÁT HIỆN SÓNG VÔ TUYẾN TỪ NGÂN HÀ (1932)
Lĩnh vực thiên văn vô tuyến được tiên phong bởi Karl Jansky vào tháng 8 năm 1932. Ở phòng thí nghiệm điện thoại Bell, Jansky đã xây dựng một ăng ten để thu sóng vô tuyến ở bước sóng 20.5 MHz.
Sau khi ghi lại tín hiệu từ mọi hướng trong vài tháng, Jansky đã phân loại chúng thành 3 loại tĩnh: giông bão ở gần, giông bão ở xa, và những tiếng rít mờ nhạt, đều đặn nhưng không rõ nguồn gốc. Ông ấy đã dành hơn một năm để điều tra nguồn gốc của loại tín hiệu thứ 3 này. Cường độ tối đa tăng và giảm đều mỗi ngày một lần đã khiến Jansky phỏng đoán rằng ông đã bắt được bức xạ Mặt Trời.
Tuy nhiên, sau một vài tháng theo dõi tín hiệu này, điểm sáng nhất đã dịch chuyển ra xa khỏi Mặt Trời. Jansky cũng xác định rằng tín hiệu lặp lại theo chu kỳ 23 giờ 56 phút, trùng với chu kỳ quay của Trái Đất so với các vì sao thay vì so với Mặt Trời.
Bằng cách so sánh các quan sát của mình với các bản đồ thiên văn quang học, Jansky kết luận rằng bức xạ phát ra từ dải Ngân Hà và mạnh nhất ở hướng trung tâm dải Ngân Hà, nằm trong chòm sao Cung Thủ.
Ngày nay, thiên văn vô tuyến là một nhánh nghiên cứu rất quan trọng, được dùng để nghiên cứu các nguồn năng lượng cao như pulsar, chuẩn tinh,..
7. PHÁT HIỆN HỐ ĐEN ĐẦU TIÊN (1971)
Lý thuyết về hố đen bắt đầu từ thuyết tương đối rộng của Einstein vào những năm 1920, tuy nhiên, manh mối đầu tiên về những vật thể kỳ lạ này đã xuất hiện vào năm 1971 từ chòm sao Thiên Nga. Chòm sao này là nơi phát hiện được tín hiệu Cygnus X-1, một trong những nguồn tia X mạnh nhất nhìn từ Trái Đất,được phát hiện vào năm 1964. Vào năm 1971, hai nhóm các nhà thiên văn làm việc độc lập (tại NRAO và Đài thiên văn Leiden) phát hiện ra các phát xạ radio từ Cygnus X-1, và vị trí chính xác của sóng radio của họ đã xác định nguồn tia X đến ngôi sao AGK2 +35 1910 = HDE 226868.
Nó là một ngôi sao siêu khổng lồ nhưng tín hiệu tia X phát ra từ nóquá ít để có thể quan sát được. Do đó, ngôi sao này cần phải có một người bạn đồng hành có thể làm nóng khí đến hàng triệu độ C cần thiết để tạo ra nguồn bức xạ cho Cygnus X-1. Sau hai năm phân tích chi tiết, các nhà thiên văn đã suy ra rằng người bạn đồng hành của thiên thể này thực chất là một lỗ đen. Cygnus X-1 từ đó đã được nghiên cứu một cách cặn kẽ bằng cách sử dụng các quan sát bằng các thiết bị trên quỹ đạo và trên mặt đất.
8. PHÁT HIỆN NGOẠI HÀNH TINH ĐẦU TIÊN (1992)
Bằng chứng đầu tiên về ngoại hành tinh - những hành tinh quay quanh những ngôi sao khác Mặt Trời - đã có từ những năm 1917 nhưng chưa được xác nhận. Vào ngày 9 tháng 1 năm 1992, hai nhà thiên văn vô tuyến là Aleksander Wolszczan và Dale Frail đã công bố hai hành tinh quay quanh pulsar PSR 1257+12. Tính đến ngày 1 tháng 2 năm 2023, đã xác nhận 3910 ngôi sao có ngoại hành tinh và trong đó có 853 hệ đa hành tinh.
Việc phát hiện ra các ngoại hành tinh đã mở ra một cánh cửa nghiên cứu mới trong khoa học hành tinh, nó cũng mở đường cho việc tìm kiếm sự sống ngoài trái đất.
9. PHÁT HIỆN SÓNG HẤP DẪN (2016)
Sóng hấp dẫn là những độ biến đổi nhỏ trong trường hấp dẫn của vật lý, tạo ra bởi sự thay đổi trong khối lượng hoặc vận tốc của các thiên thể nặng như các ngôi sao hoặc lỗ đen. Theo thuyết tương đối của Einstein, các đối tượng vật lý như vật chất và năng lượng có khả năng tạo ra các biên độ biến động trong trường hấp dẫn và gây ra sóng hấp dẫn. Các sóng này lan truyền giống như sóng âm, nhưng thay vì lan truyền qua chất lỏng hoặc chất rắn, chúng lan truyền qua không thời gian.
Phát hiện sóng hấp dẫn lần đầu tiên được công bố vào ngày 11 tháng 2 năm 2016 bởi LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Đó là một cột mốc quan trọng trong lịch sử khoa học và vật lý thiên văn, vì đây là lần đầu tiên con người có thể quan sát và đo lường trực tiếp sóng hấp dẫn - một trong những hiện tượng vật lý quan trọng nhất của vũ trụ.
Sóng hấp dẫn được sử dụng để phát hiện lỗ đen, khám phá và nghiên cứu các hiện tượng vật lý khác như vật chất tối, các cấu trúc không gian thời gian phức tạp, và sự hình thành của các thiên hà. Các nghiên cứu về sóng hấp dẫn đang mở ra cơ hội mới để hiểu rõ hơn về bản chất của vũ trụ và các hiện tượng vật lý bí ẩn.
10 . BỨC ẢNH ĐẦU TIÊN VỀ HỐ ĐEN (2019)
Vào ngày 10/4/2019, kính viễn vọng Chân trời Sự Kiện đã công bố hình ảnh đầu tiên về lỗ đen ở trung tâm của thiên hà M87. Cùng với việc phát hiện ra sóng hấp dẫn, đó là sự kiện đáng chú ý nhất trong thiên văn học cho đến ngày nay trong thế kỷ này. Nghiên cứu hiện đang được tiến hành để cải thiện chất lượng hình ảnh và chụp ảnh nhiều ứng cử viên hơn mà gần đây nhất chính là lỗ đen Sagittarius A ở trung tâm Ngân Hà của chúng ta.
Tham khao:
https://www.secretsofuniverse.in/what-is-astrophysics-basics-of-astro-1/
