UNDERSTANDING WHY SOLAR SYSTEM IS AT RISK

TÌM HIỂU TẠI SAO MẶT TRỜI ĐANG VÀO VÙNG NGUY HIỂM 

Với tiến bộ ngày nay của khoa thiên văn học, nhân loại đã tìm được các thành phần của dẫy sao Ngân Hà gọi Milky Way Galaxy , biết được trong đó mặt trời chúng ta đang tiến vào một vùng có nhiều nguy hiểm .

Nguy hiểm như thế nào và Ngân Hà là gì ?

Địa cầu chúng ta quay chung quanh mặt trời. Mặt trời ở gần mép trong dẫy sao Ngân Hà và quay quanh trung tâm của Ngân Hà với tốc độ khoãng 220 km/sec.Một vòng mất 225 triệu năm ánh sáng.

Đơn vị đo lường khoảng cách xử dụng trong ngành thiên văn học là năm ánh sáng gọi là year light viết tắt ly nghĩa là tốc độ của ánh sáng trong một giây là 300 ngàn km nhân với số giây của một năm.

Ngân Hà di chuyển trong không gian với tốc độ khoãng 300 km/sec về hướng chòm sao Virgo.

Chọn một đêm không có mây mù và không có trăng, chúng ta ra chỗ trống và không có đèn chiếu sáng, nhìn lên trời sẽ thấy có một dẫy sao sáng nằm ngang bầu trời. Đó là dẫy sao Ngân Hà gọi là Milky Way Galaxy.

Vì chúng ta ở trong Milky Way Galaxy nên muốn nhìn thái dương hệ thì hướng về chòm sao Orion.

Còn trung tâm của Ngân Hà thì nhìn về hướng chòm sao Sagittarius.

Ba thành phần căn bản của Milky Way Galaxy

1 - MilkyWay Galaxy có 3 thành phần căn bản :                

* Disk  chứa chất khí, bụi và những sao còn trẻ gọi là young stars và những sao già nua old stars

* Halo không chứa chất khí và bụi. Halo chỉ chứa những sao rất già nua.Nhóm sao già nua nầy được gọi là globular clusters.

* Nucleus  là trung tâm chứa chất khí, bụi và chứa rất nhiều sao gồm trẻ lẫn già nhưng không nhìn được vì chất khí và bụi che khuất. Những sao già ở xa trung tâm

Nucleus còn được gọi là Central Bulge. Có thể nói Nucleus chứa black hole.

Ngày thứ sáu  5-Oct-2012, Cơ quan NASA tuyên bố đã tìm thấy có một black hole nằm gần trung tâm của Milky Way Galaxy nhờ vệ tinh nhân tạo NASA’s Swift satellite phóng lên không gian ngày 20-Nov-2004 . Black hole nầy được NASA đặt tên là Swift J1745-26.

Những sao ở trong Disk thì xoay theo quỷ đạo gần như vòng tròn ở trên một mặt được coi gần như bằng phẳng của Milky Way Galaxy.

 Những sao ở trong Halo thì quay theo quỷ đạo ellipse và lộn xộn theo 3 chiều gọi là random oriented nên có nhiều sao chạy qua  Disk , chạy qua Nucleus , chạy lên phía trên và phía dưới mặt phẳng Disk.

 Halo và Nucleus có dạng hình khối cầu hơi xệp xuống. Nhưng các sao của Milky Way Galaxy thì được bố trí theo hình xoắn ốc (spiral) trải rộng khõang 120 ngàn năm ánh sáng và dày khoãng 70 ngàn năm ánh sáng.

2 - Vị Trí Của Mặt Trời Trong Milky Way Galaxy.

Trung tâm của Milky Way Galaxy vì nằm về hướng chòm sao ‘constellation Sagittarius’ cho nên chúng ta thấy sáng rực.

Từ trung tâm Nucleus, các nhà thiên văn vì quan sát thấy các sao sắp xếp thành hình cánh tay theo đường xoắn ốc nên dùng một tên chung cho mỗi đường là spiral arm.

Trong Disk của Milky Galaxy có 5 spiral arms . Spiral arm hướng về chòm sao nào thì lấy tên của chòm sao đó.

Norma arm, Santaurus-Crux arm, Sagittarius arm , Perseus  arm và Cygnus arm.

Bắt đầu từ trung tâm Nucleus là chòm sao Sagittarius, chúng ta nhìn theo hướng tây sẽ thấy Milky Way Galaxy băng qua các chòm sao có tên Scorpius, Ara, Norma, Triangulum Australe, Circinus, Centaurus, Musca, Crux, Carina, Vela, Puppis, Canis Major, Monoceros, Orion and Gemini, Taurus, Auriga,Perseus, Andromeda, Cassiopeia, Cepheus and Lacerta, Cygnus, Vulpecula, Sagitta, Aquila, Ophiuchus, Scutum, và trở về lại Sagittarius

Thái dương hệ của chúng ta quay một vòng quanh Milky Way Galaxy mất khoãng 225 triệu năm ánh sáng với tốc độ 220km/sec.

Mặt trời ở về hướng chòm sao Orion, cách xa Nucleus khoãng 26 ngàn năm ánh sáng và nằm giữa hai chòm sao Sagittarius và Perseus. ( Xem hình vẽ )

Năm Spiral Arms của Milky Way Galaxy

3 – Địa cầu có thể bị hủy diệt

* Theo nghiên cứu mới nhất của CARDIFF UNIVERSITY ( Research university in Cardiff, Wales, United Kingdom.) , thái dương hệ của chúng ta đang đi vào vùng nguy hiểm đầy đá có thể bị huỷ diệt ."potentially extinction-causing asteroids"

* Gáo sư Medvedev and Melott dạy tại University of Kansas ( public research university in Kansas / USA.) có đưa ra lý thuyết khi mặt trời vượt lên trên mặt phẳng Disk của Milky Way Galaxy thì không còn gì che đậy nên bị tấn công bởi nhiều phóng xạ cosmic ray làm cho sinh vật trên địa cầu bị tiêu diệt như thời kỳ khủng long gọi là “ dinosaur extinction.”

4 - Bản tin của NASA ngày 31-May-2012 cho biết :

Các nhà thiên văn của NASA cho biết chắc chắn Milky Way Galaxy và Andromeda Galaxy ở kế cận sẽ đập vào nhau.Tiên liệu nầy sẽ xãy ra trong vòng 4 tỷ năm nữa kể từ nay.

Lúc đó mặt trời sẽ bị đẩy bay đến một chỗ khác trong Milky Way Galaxy nhưng địa cầu và hệ thống thái dương hệ không bị huỷ diệt.

Hiện nay Andromeda Galaxy đang ở cách xa Milky Way Galaxy 2.5 triệu năm ánh sáng, đang lao tới Milky Way Galaxy do lực hấp dẫn lẫn nhau.

Làm thế nào để biết  Andromeda đang tiến tới Milky Way Galaxy ?

Quan sát màu trên quang phổ, nếu vật đi tới gần thì màu xanh blue hiện ra ở phần cuối quang phổ. Khi vật đi ra xa thì màu đỏ hiện ra.

5- Black hole là gì và phương pháp dò tìm ?

Black hole là một vùng không gian màu đen có sức hút trọng lực rất lớn ̣( gravitational field so powerfull) làm cho không có vật chất hay phóng xạ nào thoát khỏi sức hút đó kể cả ánh sáng.

Năm 1783 nhà toán học John Michell (sinh năm 1724 tại Anh Quốc ) là người đầu tiên đưa ra ý kiến về black hole .

Năm 1916  Einstein dựa vào lý thuyết tương đối ( Einstein's general theory of relativity ) phổ biến ý kiến có black hole

Năm 1972, black hole đầu tiên được khám phá mang tên  X-ray binary star Cygnus X-1. nằm trong chòm sao Cygnus.

5-1- Black hole đen tối không thể thấy được.Theo định luật hấp dẫn trọng lực gravitational force của Kepler và Newton khi thấy ngôi sao nào quay quanh một vùng không gian đen tối nào đó thì chỗ đó phải có một khối vật chất.Với ý kiến nầy các nhà thiên văn chú ý quan sát các sao quay một mình rồi tìm được black hole ở trong đó.

Tất cả sao trong Ngân Hà xếp thành từng nhóm gồm 2 sao hoặc 3 sao hay nhiều hơn.Nhưng nhóm gồm 2 sao chiếm đa số.

Nhóm gồm 2 sao được gọi là binary star system.Ước lượng ít nhất một nửa số sao trong Ngân Hà thuộc binary star system còn gọi double star system.

Mỗi sao trong mỗi nhóm đều có quỷ đạo riêng nhưng có chung một common point gọi là Center of mass.

Quỷ đạo của sao trong binary star system theo hình ellipse, quay theo định luậtKepler

 (1571-1630 ) và có chung một trung tâm gọi là Center of mass như hình vẽ.

Thời gian quay một vòng quỷ đạo của binary star thay đổi từ vài giờ đến nhiều thế kỷ.

Muốn vẽ hình nầy chúng ta cần phải xử dụng Scalable Vector Graphics
như đã posted trong blogger .Có thể làm 2 ngôi sao chuyển động trên quỷ đạo
nếu biết SVG/SMIL

 a = khoảng cách gữa Star1 và Star2,  r1= khoảng cách từ Star1 tới Center of mass

 r2 = khoảng cách từ Star2 tới Center of mass , m1 là khối lượng của Star1, m2là khối lượng của Star2.

Theo định luật vật lý :  m1.r1 = m2.r2  , nhưng a = r1+r2

Nên  : r1 =a.m2 / m1+m2                                 

 Sao ở gần Center of mass vì to hơn nên gọi primary,sao ở xa Center of massvì nhỏ hơn nên gọi companion.

5-2- Lý thuyết cắt nghĩa sự xuất hiện của black hole.

Quan sát quang phổ, thấy cấu tạo của các sao có 73% Hydrogen, 25% Helium, 2% những chất khác

Khi một ngôi sao lớn cháy hết nhiên liệu đốt của nó thì nổ tung thành mộtsupernova.

Nova là chữ La tinh nghĩa là mới (new).Supernova là tên chung của ngôi sao đang nổ tung (exploding star) sáng rực.

Supernova xuất hiện vào năm nào thì lấy tên của năm đó.Thí du SN 1987A

xuất hiện ngày 23-Feb-1987.

Chất còn lại của supernova sụp đổ thành neutron star mà các nhà thiên văn nhận ra được nhờ radio telescopes.

Neutron star tiếp tục co lại cho tới khi trở thành black hole.

5-3- Phương pháp dò tim black hole.

* Chỗ nào thấy có X-ray phát ra thì chỗ đó có black hole.Tại sao ?

Black hole chuyển đổi những vật chất tiến tới nó thành ánh sáng tỏa ra gọi là emitted light.

Chất khí tới black hole không nhào vào trong đó nhưng chỉ xoay quanh theo một quỷ đạo gọi là accretion disk.

Vật chất ở trong accretion disk , vì mất năng lượng do cọ xát nên xoay chậm chạp theo hình xoắn ốc.

Lực hút quá mạnh của black hole phá vở và nung nóng những vật chất đó lên tới nhiệt độ rất cao như nhiệt độ ở bề̀ mặt của mặt trời chúng ta nên làm phát sinhtia X-ray (X-ray bursts.)

Đó là lý do chung quanh black hole có ánh sáng của X-ray chỉ được nhìn thấy nhờ X-ray telescopes  trong vệ tinh nhân tạo.

* Chú ý ngôi sao nào quay một mình trên quỷ đạo hình vòng tròn thì có thể nó đang quay quanh một black hole.

* Gravivity lensing. Black hole có đặc tính thu kéo ánh sáng như thấu kính quang học. Khi nào black hole ở giữa địa cầu và ngôi sao thì chúng ta sẽ thấy ngôi sao sáng hơn.

5-4- Dụng cụ dùng để chụp hình black hole.

Mắt của chúng ta chỉ nhìn được ánh sáng thường có  độ dài sóng từ 400 nm tới 700 nm (nanometer) . Một nanometer bằng một phần tỷ của một mét.

Những bức xạ radiation có độ dài sóng ít hơn 400 nm gồm có ultraviolet, X-ray, gamma ray.

Những  bức xạ có độ dài sóng lớn hơn 700 nm gồm có  infrared, microwaves và radio waves.

Do đó thiên văn kính dùng để quan sát và chụp hình vủ trụ gồm có 3 loại :

Dụng cụ dùng ánh sáng thường gọi là visible light.

Dụng cụ dùng tia X-ray

Dụng cụ dùng radio-wave

* Dùng visible light .Viển vọng kính telescope đầu tiên dùng ánh sáng thường xuất hiện cách nay 400 năm.

Năm 1948 Hoa Kỳ có Hale telescope với đường kính 5 mét lớn nhất lúc bấy giờ đặt trên núi Palomar tại Miền Nam California.

Hiện nay tại bang Ha-Uy Di có 2 thiên văn kính gọi là Keck telescopes có đường kính 10 mét đặt trên núi Mauna Kea.

* Dùng X-ray . X-ray không thể đi xuyên qua lớp khí quyển của địa cầu cho nên muốn quan sát X-ray phải mang X-Ray telescope ra khỏi lớp khí quyển.

Các nhà khoa học thiên văn dùng thường xuyên dùng loại kính nầy để khảo sát các black holes.

Trên quỷ đạo chung quanh địa cầu đang có một X-ray telescope rất mạnh tên là Chandra X-Ray Observatory và XMM Newton telescope.

* Dùng radio-wave. Radio-wave còn được gọi là electromagnetic wave viết tắt EM là ánh sáng cấu tạo bởi electric field và magnetic field.Hai fields nầy thẳng góc với nhau có tần số từ 10 luỷ thừa 4  tới 10 luỷ thừa 12 Hertz.

Vào giữa năm 1900 người ta khám phá nhiều vật trong vủ trụ phát ra radio-wave.

Rôi từ đó các khoa học gia mới nghĩ cách chế tạo radio telescopes.

Arecibo Telescope hiện nay đặt tại Puerto Rico là radio telescope chỉ có duy nhất một đỉa lớn nhất hế giới ( largest single-dish) với đường kính 305 mét sâu 167 feet, thuộc tài sản của Cornell University / USA.   

Hubble Space Telescope lấy tên của nhà thiên văn Edwin Hubble do NASA thực hiện với sự hợp tác của European space Agency hiện đang bay quanh địa cầu từ năm 1990 ở cao độ 559 km.Thiên văn kính nầy có đủ 4 dụng cụ để quan sát và chụp hình vủ trụ bằng ánh sáng thường visible light, bức xạ ultraviolet và infrared.

                              **********************************************************************

                                                                  Quasars

Năm 1960 các nhà thiên văn phát hiện nơi xa thẳm của bầu trời có một vật rất sáng hơn tấc cả các sao khác phát sinh rất mạnh radio waves và tia gamma rays rồi đặt tên cho vật đó là Quasi - stellar Radio Source viết tắt Quasar.

Sau khi thực hiện rất nhiều khảo sát với Hubble Telescope,hiện nay chúng ta có được những đặc điểm sau đây của Quasar.

·         Phát sinh rất mạnh radio waves,visible light, X-ray,gammay rays, ultraviolet rays, infrared waves.

·         Di chuyển ra xa đ̣ia cầu với tốc độ  gần bằng nửa tốc độ của ánh sáng.

·         Đang ở cách xa địa cầu khỏang 600 triệu năm ánh sáng.

·         Là trung tâm rất sáng của young galaxy.

·         Ánh sáng của các galaxies bao quanh Quasar mờ yếu hơn ánh sáng của Quasar.

·         Quasar có thể là accretion disk của một black hole vỉ đại (Supermassive black hole). Nghĩa là một black hole vỉ đại đang lôi kéo hết tất cả các sao và các hành tinh gần nó nên tạo ra Quasar.

 còn tiếp