Dải Ngân Hà - Thiên Văn Học Tập 37 _ Tri thức nhân loại

Giải Ngân Hà Thiên Văn Học Tập 37 Trong vài tuần vừa qua, tôi đã nói về mặt trời, các hành tinh và các vật thể khác trong hệ mặt trời của chúng ta. Các ngôi sao, cả lớn và nhỏ, sao lùn nâu, ngoài hành tinh, siêu tân tinh, và các đám mây khí và bụi. Tất cả những điều này có điểm gì chúng? Chà, chúng, và chúng ta, đều sống trong cùng một thị trấn. Đó là một thị trấn lớn, và nó được gọi là Giải Ngân Hà, Milky Way. Hãy bắt đầu cuộc tìm hiểu. Giải Ngân Hà là một tập hợp rộng lớn, phẳng, hình đĩa, gồm khí, bụi, và các ngôi sao. Là một thiên hà nhiều màu sắc khổng lồ, trải dài 100.000 năm ánh sáng, và dày vài nghìn năm ánh sáng. Mặt trời chỉ là một trong hàng trăm triệu ngôi sao trong đó, và chúng ta nằm ở một bên của trung tâm chính, ở vùng ngoài ô. Đĩa có hai nhánh xoắn ốc chính trong đó, và hai nhánh phụ. Chúng kết hợp với nhau ít nhiều ở giữa thiên hà. Nằm ở trung tâm của đĩa là một thành, một tập hợp hình trụ thon dài của những ngôi sao cũ màu đỏ. Tôi biết, vấn đề này có rất nhiều thứ cần phải tiếp thu. Tôi sẽ đi vào từng phần một. Làm sao mà chúng ta biết được tất cả những điều này? Cũng như với rất nhiều khảm phá thiên văn sâu sắc khác. Bắt đầu đơn giản, đi ra ngoài và nhìn lên trên bầu trời. Nếu bạn tình cờ ở trong một vị trí tối vào một đêm không trăng, bạn sẽ thấy một vệt sáng mờ mờ, trải dài trên bầu trời. Nó sáng hơn ở một số điểm so với những điểm khác. Và nếu các chồng sao nhân mã và chồng sao bò cạp xuất hiện, bạn sẽ nhận thấy hình dòng nước này được mở rộng ở đó, tạo thành một chỗ phình to hơn bàn tay bạn đang gian ra. Sự phát sáng này rất giống với một con đường hoặc dòng sông, và nhiều nền văn hóa cổ đại cũng nhìn nhận điều này theo cách đó. Bởi vì nó phát sáng một màu trắng đục. Người Hy Lạp cổ đại gọi nó là Galaxias, hoặc dòng sữa. Qua hàng thiên niên kỹ, cái tên đó vẫn được giữ nguyên. Và bây giờ, chúng ta gọi nó là Giải Ngân Hà. Nhưng ánh sáng đó là gì? Nó được cho là các đám mây âm u, cho đến một ngày, một người tên là Galile, chỉa chiếc kính thiên văn mới được chế tạo của mình vào nó. Ông ấy đã rất ngạc nhiên khi thấy rằng, nó thực sự được tạo thành từ các ngôi sao, hàng nghìn ngôi sao. Chúng rất gần nhau và mờ nhạt đến mức, mắt thường của chúng ta không thể nhìn thấy chúng riêng lẻ. Thay vào đó, chúng hòa trộn với nhau để tạo ra ánh sáng đó. Rõ ràng, có nhiều ngôi sao trên bầu trời, hơn là sáu ngàn, hoặc nhiều hơn, mà chúng ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Nhưng biết còn bao nhiêu nữa? Và hình dạng tổng thể của chúng là gì? Các nhà thiên văn lý luận rằng, việc đếm các ngôi sao theo các hướng khác nhau có thể tiết lộ hình dạng. Nếu thiên hà dài hơn ở một hướng khác, bạn sẽ thấy nhiều sao hơn ở chiều hướng đó. Qua nhiều thế kỷ, các bản đồ đã được lập theo cách này, và chúng thường cho thấy thiên hà có dạng hình bầu dục, hoặc hình đĩa dẹt, với mặt trời ở gần trung tâm. Phương pháp đếm sao này là một ý tưởng hay, nhưng nó sẽ thiểu sóc nghiêm trọng. Nó không tính đến bụi giữa các vị sao. Như chúng ta đã biết trong tập về các thiên văn, bụi hấp thụ ánh sáng nhìn thấy từ các ngôi sao, giấu ngôi sao khỏi tầm nhìn của chúng ta. Nó giống như ở trong một căn phòng đầy khói, nơi bạn không thể nhìn thấy những bức tường. Có vẻ như căn phòng nhỏ hơn thực tế, ngay cả khi bạn đang ở gần một bức tường và bạn tưởng như là đang ở trung tâm căn phòng. Các quần tinh hình cầu là một đầu mối tốt cho thấy có nhiều điều đang diễn ra. Những quần tinh cầu này quay quanh thiên hà, nằm bên ngoài thiên hà. Có rất nhiều trong số chúng ở một bên của bầu trời hơn bên còn lại, mà bạn sẽ không mong đợi nếu chúng được phân bổ đồng đều trong không gian. Lời giải thích đơn giản nhất là chúng thực sự được phân bổ đều trong không gian, nhưng chính chúng ta mới là người lệch tâm. Các phép đo cho thấy mặt trời cách tâm thiên hà khoảng 25.000 năm ánh sáng, theo hướng của chòm sao Nhân Mã. Đó là nơi ánh sáng của giải ngân hà trên bầu trời trở nên rực rỡ hơn và cũng mở rộng ra. Liệu đó có phải là sự trùng hợp ngẫu nhiên? Vì vậy, tại thời điểm này, mọi thứ đã kết hợp lại với nhau. Giải ngân hà phải là một cái đĩa dẹt, có một chỗ vình ra ở giữa. Mặt trời nằm trong đĩa đó, xa tâm. Từ bên trong nó, chúng ta thấy nó như một con đường rộng trên bầu trời. Và khi chúng ta nhìn về phía trung tâm, về phía chòm sao Nhân Mã trên bầu trời, chúng ta thấy phần vình ra đó giống như một đốm màu lớn. Độ dày của đĩa mỏng hơn so với bề rộng. Vì vậy, chúng ta thấy nhiều ngôi sao hơn khi nhìn vào bên trong, hoặc khi chúng ta nhìn lên hoặc xuống bên ngoài nó. Nhưng bạn cần biết gì về đĩa dẹp này? Nó có cấu trúc gì trong đó không? Hay nó giống một tấm phẳng mịn hơn? Điều đó khó xác định bằng ánh sáng nhìn thấy được. Bụi hạn chế tầm nhìn của chúng ta một cách nghiêm trọng. Nhìn vào đĩa dẹp, chúng ta chỉ có thể nhìn thấy khoảng 1.000 năm ánh sáng trước khi bụi chặn mọi thứ đằng sau nó. Nhưng với sự ra đời của thiên văn học vô tuyến, chúng ta cũng đã tìm ra điều đó. Các đám mây khí hình thành sao phát ra dạy sóng vô tuyến có bước sóng ánh sáng rất hẹp. Và điều này có thể được sử dụng để đo sự dịch chuyển Doppler của chúng, tốc độ chúng di chuyển về phía ta hoặc ra xa chúng ta. Đưa ra một vài giả thiết cơ bản khác, khoảng cách thô của chúng cũng có thể được tìm thấy. Một kết quả đáng kinh ngạc đã được tìm ra. Vị trí của những thiên văn này chỉ ra rằng đĩa của Giải Ngân Hà đã được chia thành các tầng khí ma trận như những cánh tay khổng lồ, trải dài và xoắn có chiều dài hàng chục nghìn năm ánh sáng dọc theo chiều dài của chúng. Điều thú vị là tất cả các ngôi sao trẻ, lớn, sáng dường như cũng nằm trong các nhánh xoắn ốc này, không có khoảng trống rõ ràng nào giữa các nhánh. Nhưng điều đó trở nên có ý nghĩa. Giống như tất cả các ngôi sao, những ngôi sao khổng lồ này hình thành trong các thiên văn khổng lồ, nhưng không giống như hầu hết các ngôi sao. Chúng không sống được bao lâu trước khi phát nổ thành siêu tân tinh. Nếu hầu hết các thiên văn đều nằm trong các cánh tay xoắn này, thì những ngôi sao lớn này cũng vậy. Chúng không sống đủ lâu để đi rất xa vườn ươm sao trước khi phát nổ. Đây là nơi mà mọi thứ trở nên hơi kỳ lạ. Bạn có thể muốn coi các cánh tay là cổ trúc. Bộ sưu tập khổng lồ của các ngôi sao và thiên văn di chuyển cùng nhau xung quanh trung tâm của thiên hà. Nhưng điều đó không thể đúng. Nếu đúng như vậy, chúng sẽ cuộn lại như một sợi dây trên một ống chỉ. Vì các ngôi sao và thiên văn ở gần quỹ đạo trung tâm thiên hà nhanh hơn. Nhưng chúng ta biết rằng các nhảy xoắn ốc đã xuất hiện được một thời gian và sẽ không hoạt động. Đó là bởi vì chúng không phải là cổ trúc thật. Chúng bị tắt nghẽn. Hãy nghĩ về một đường cao tốc với lượng xe cổ đông đúc trên đó. Vì lý do nào đó mà một chiếc xe hơi chạy chậm lại một chút, chiếc xe phía sau giảm tốc độ và chiếc xe phía sau cũng phanh gấp. Nó giống như một làn sóng di chuyển ngược lại trong dòng xe cổ, làm mọi người chậm lại. Khi chúng giảm tốc độ, chúng cũng có xu hướng tập trung lại. Vì vậy, bạn sẽ thấy nhiều ô tô và xe tải bị kẹt hơn. Điều buồn cười về ủng tác giao thông là chúng có xu hướng tồn tại trong một thời gian dài, ngay cả khi các ô tô được di chuyển. Xe phía trước có thể giảm tốc độ trong dây lát, sau đó tăng tốc đi. Nhưng những chiếc xe phía sau nó vẫn đang di chuyển chậm và nhiều chiếc xe khác đang chất đóng ở phía sau. Cứ mỗi chiếc xe đi trước chỗ kẹt xe, chiếc xe khác lại đi vào từ phía sau. Mặc dù từng chiếc xe thực sự đến và đi, tình trạng kẹt xe vẫn tiếp diễn. Các nhánh xoắn ốc là một loài hiện tượng tương tự. Lăng sóng ban đầu, bị tắt nghẽn, có thể được bắt đầu bởi một số loài xáo trộn trong đĩa. Có lẽ là một vùng quả tải được tạo ra khi một vài đám mây phân tử khổng lồ đập vào nhau. Sau khi được tạo, hiệu ứng này lan truyền ra bên ngoài giống như gần sóng trong vùng nước và bị cắt thành dạng sóng xoắn ốc do chuyển động quay của các đối tượng trong đĩa. Các ngôi sao và tình vân đi vào lăng sóng, trông chất lên một chút, di chuyển xuyên qua nó, và sau đó tiếp tục theo cách vui vẻ khi chúng rời khỏi nó. Mặt trời của chúng ta mất khoảng 250 triệu năm để quay quanh thiên hạ. Có nghĩa là nó đã hoàn tất khoảng 20 quỹ đạo kể từ khi được sinh ra. Nó đã di chuyển vào và ra khỏi các nhánh xoắn ốc nhiều lần trong suốt thời gian dài của nó. Đó là lý do tại sao các nhánh xoắn ốc không cuộn lại. Các nhánh là sóng được tạo thành từ các vật thể trong đó, nhưng bản thân các vật thể là nhất thời. Tuy nhiên, còn nhiều thứ hơn thế nữa. Một tình vân đi vào một nhánh xoắn ốc có thể và vào một tình vân khác đã có trong đó, tạo một vật thể uống công vũ trụ. Nhưng khi điều đó xảy ra, tình vân có thể sụp đổ, tạo thành các ngôi sao. Một số trong số chúng rất lớn, phát sáng, xanh lam và đỏ. Những ngôi sao này rất dễ phát hiện ở khoảng cách xa, làm cho các nhánh xoắn ốc của Thiên Hà có màu xanh lam. Chúng cũng thắp sáng khí xung quanh chúng, làm nổi bật các cánh tay hình xoắn ốc. Các nhánh xoắn ốc là nơi phần lớn sinh ra các sao trong Thiên Hà, giúp duy trì mô hình xoắn ốc. Chúng là những dự án tối thượng có nguồn gốc từ Đám Đông. Sau tất cả, thật khó để nói giải Ngân Hà có bao nhiêu nhánh xoắn ốc. Trong một thời gian dài, nó được cho rằng có hai nhánh. Nhưng một nghiên cứu gần đây về vị trí của các cụm sao dường như chỉ ra rằng thật sự có bốn nhánh. Các nhà nghiên cứu về giải Ngân Hà vẫn đang tranh cãi về điều đó. Nhưng dù thế nào đi nữa, cũng có những mỏm nhánh ngắn xuất phát từ các nhánh chính. Mặt trời của chúng ta nằm ngay bên ngoài một trong những cánh tay nhỏ hơn đó, được gọi là cánh tay Orion. Lập bản đồ các nhánh xoắn ốc của Thiên Hà là công việc đang diễn ra, và nó còn khá lộn xồm. Nó giống như ở trong một cơn bão và cố gắng tìm ra cấu trúc của nó. Nhưng chúng ta đang làm khá tốt tính cho đến nay. Ở trung tâm của Thiên Hà là chỗ bị phình ra. Các quan sát gần đây cho thấy đây thật sự là một thanh hình trụ gồm các ngôi sao đỏ hơn gần như chỉa thẳng vào chúng ta. Vì vậy, đối với chúng ta, nó trông tròn hơn. Vùng này có từ rất lâu đời. Tất cả các ngôi sao sinh ra trong đó từ rất lâu và chấm dứt khi hết khỉ. Không giống như các nhánh xoắn ốc, nơi các ngôi sao vẫn đang tích cực sinh ra. Tất cả các ngôi sao màu xanh lam trong thanh trụ này đã chết từ lâu do phát nổ, để lại hàng tỷ ngôi sao có khối lượng thấp hơn, đỏ hơn. Thanh trụ có lẽ dài khoảng 20.000 năm ánh sáng. Cẩu trúc kỳ lạ này là do lực hấp dẫn kỳ lạ của đĩa Thiên Hà. Không giống như hệ mặt trời của chúng ta, nơi mặt trời trung tâm chiếm ưu thế về lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn của Thiên Hà được trải ra trên một khu vực rộng lớn. Sự phân bổ các ngôi sao và lực hấp dẫn này có nghĩa là các cẩu trúc kỳ lạ có thể bật lên và tự duy trì, như các nhánh xoắn ốc và các thanh trung tâm. Tuy nhiên, không giống như các nhánh cánh tay, thanh trụ quay như một đơn vị duy nhất. Các ngôi sao ở gần đĩa tạo nên quỹ đạo cùng lúc với các ngôi sao ở gần hơn. Ở chính trung tâm của Thiên Hà có một lỗ đèn rất khổng lồ. Một lỗ đèn có khối lượng gấp 4 triệu lần mặt trời. Điều này có vẻ rất lớn, nhưng hãy nhớ, Thiên Hà có hàng trăm triệu ngôi sao trong đó. Lỗ đèn trung tâm thật ra chỉ là một phần rất nhỏ của Thiên Hà tính theo khối lượng. Nhưng chúng ta sẽ tìm hiểu thêm về nó trong một tập trong tương lai và thấy rằng nó có thể đã đóng một vai trò rất lớn trong quá trình hình thành và tiến hóa Thiên Hà của chúng ta. Thành phần cuối cùng của giải Ngân Hà là vần hào quan của nó, một đám mây hình cầu rộng lớn bao quanh nó với khoảng cách rất xa, hơn 100.000 năm ánh sáng. Chúng ta không biết nhiều về vần hào quan này, nhưng chúng ta biết những ngôi sao trong đó đã già. Không có sự hình thành sao nào xảy ra ở đó nữa. Vì vậy, bất kỳ ngôi sao nào chúng ta nhìn thấy đều sẽ già đi. Có thể một số ngôi sao trong vần hào quan hình thành ở đó, trong khi những ngôi sao khác bị văng ra ngoài vần hào quan sau khi bà chạm với các ngôi sao khác trong quần tinh. Nói về điều này, hầu hết các quần tinh cầu quay quanh giải Ngân Hà đều nằm trong vần hào quan, có hơn 150 trong tổng số. Vì vậy, bạn có nó, thị trấn Thiên Hà địa phương của chúng ta. Nhưng giống như bất kỳ cư dân nào của một thị trấn nhỏ, bạn sẽ tự hỏi, liệu đây có phải là tất cả những gì vốn có? Còn gì nữa không? Và vào đầu thế kỷ 20, các nhà thiên văn học bắt đầu hỏi điều tương tự. Giải Ngân Hà là cả Thiên Hà, hay chỉ là một Thiên Hà? Chúng ta sắp đạt được một bước tiến lớn ở đây với thiên văn học. Một bước tiến thật sự lớn, một dây đai tốt hơn. Bắt đầu từ tập tiếp theo, vũ trụ sắp lớn hơn rất nhiều rồi. Hôm nay bạn đã biết, giải Ngân Hà là một Thiên Hà đĩa dẹp, là một tầm hợp của bụi, khí và hàng trăm tỷ ngôi sao, với mặt trời nằm cách tầm một nửa. Đĩa dẹp này có các mô hình xoắn ốc lớn trong đó, được hình thành bởi sự tắt nhẽn của các ngôi sao và thiên văn, nơi các ngôi sao được sinh trạng. Khu trung tâm có hình dạng như một thanh trụ, và phần lớn là những ngôi sao đỏ cũ kỹ. Cũng có một vần hào quan bao quanh chúng ta, chủ yếu là những ngôi sao cũ trong đó. Chúng tôi hy vọng bạn thích video, vui lòng dành thời gian để thích và đăng ký, và để lại cho chúng tôi ý kiến của bạn. Cảm ơn bạn!