Tín hiệu kéo dài chưa đầy 1 giây làm thay đổi thiên văn học vĩnh viễn
Năm 2015, nhân loại lần đầu tiên “nghe” được một vụ va chạm khủng khiếp xảy ra cách Trái Đất hơn một tỷ năm ánh sáng.
Sóng hấp dẫn là những gợn cực kỳ yếu lan truyền trong không-thời gian, được tạo ra bởi những sự kiện vũ trụ dữ dội như hai hố đen hoặc sao neutron hợp nhất. Albert Einstein đã tiên đoán sự tồn tại của chúng từ thuyết tương đối rộng, nhưng trong gần một thế kỷ, con người vẫn chưa có bằng chứng trực tiếp.
Ảnh: cardiff.ac
Bước đột phá đến từ LIGO – Đài quan sát sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser. Hệ thống gồm hai máy dò đặt tại Livingston, Louisiana và Hanford, Washington. Mỗi máy dò có hai cánh vuông góc dài 4 km, trong đó các chùm laser được đưa đi rồi phản xạ trở lại. Khi không có sóng hấp dẫn, hai chùm laser tạo ra một kiểu giao thoa ổn định. Nếu sóng hấp dẫn đi qua, không gian theo hai phương sẽ bị kéo giãn và co lại khác nhau, làm thay đổi kiểu giao thoa.
Vấn đề nằm ở chỗ sự thay đổi này nhỏ đến mức gần như không thể tưởng tượng. Trong sự kiện đầu tiên, khoảng cách giữa các gương của LIGO chỉ thay đổi tương đương khoảng 1/1.000 đường kính của một proton. Một rung động nhỏ từ mặt đất, tiếng động cơ hay nhiễu thiết bị cũng có thể lớn hơn tín hiệu cần tìm.
Ảnh: normalenews.sns
Ngày 14/9/2015, cả hai máy dò bất ngờ ghi nhận một tín hiệu đặc biệt. Nó bắt đầu ở tần số khoảng 35 Hz rồi tăng nhanh lên khoảng 150 Hz trong chưa đầy một phần tư giây, tạo thành dạng tín hiệu giống tiếng “chirp”. Tín hiệu xuất hiện tại Livingston trước, sau đó khoảng 7 mili giây mới đến Hanford – phù hợp với thời gian sóng hấp dẫn truyền giữa hai địa điểm.
Ảnh: join1440
Các nhà khoa học sau đó sử dụng phương pháp so sánh dữ liệu thực tế với hàng loạt dạng sóng được tính toán từ thuyết tương đối rộng. Kết quả cho thấy tín hiệu phù hợp với kịch bản hai hố đen, mỗi hố có khối lượng khoảng 30 lần Mặt Trời, xoắn vào nhau rồi hợp nhất. Nguồn của nó cách chúng ta khoảng 1,3 tỷ năm ánh sáng.
Điều đáng kinh ngạc là tín hiệu ấy chỉ kéo dài chưa đến một giây, nhưng nó đã mở ra một “giác quan” hoàn toàn mới để quan sát vũ trụ. Trước LIGO, thiên văn học chủ yếu quan sát ánh sáng và các dạng bức xạ điện từ. Với sóng hấp dẫn, con người có thể nghiên cứu trực tiếp những chuyển động cực mạnh của không-thời gian mà ánh sáng đôi khi không thể tiết lộ.
Và vì thế, ngày 14/9/2015 không chỉ là ngày một tín hiệu được ghi lại. Đó là ngày nhân loại lần đầu tiên lắng nghe được tiếng vọng của những hố đen đang hợp nhất trong bóng tối của vũ trụ.
Loài hoa khổng lồ có hình dáng như vương miện từng xuất hiện từ hàng trăm triệu năm trước