Làm thế nào để đo đạc khoảng cách xuyên qua tâm Ngân Hà?

Trước nay các nhà thiên văn chỉ có thể đo đạc khá chính xác các thiên thể ở phía bên này của tâm Ngân Hà so với Trái Đất, nhưng giờ đây, bằng các kỹ thuật mới, chúng ta đã đo đạc được một thiên thể ở phía bên kia của tâm Ngân Hà.

Nhờ những nghiên cứu mới dựa trên các thuật toán thiên văn cũ, các nhà khoa học đã có một ý tưởng chính xác hơn để đo đạc khoảng cách đến các thiên thể nằm ở phía bên kia tâm Ngân Hà so với Trái Đất, bổ sung thêm sự hiểu biết của chúng ta về phần vũ trụ ở phía đó.

Khi quan sát bầu trời trong những đêm đầy sao, chúng ta dễ dàng bắt gặp được trung tâm của dải Ngân Hà trên bầu trời là một vùng chi chít những sao sáng. Lượng sao ở đây quá dày đặc, khiến ta gặp khó khăn để nhìn vào phần không gian ở phía sau đó.

Ngân Hà khi quan sát từ Trái Đất là một chiếc đĩa phẳng, nên chúng ta phải dựng mô hình 3D của nó với mô phỏng cái nhìn từ bên ngoài, mới có thể đo đạc được khoảng cách đến các thiên thể ở xa bên kia tâm Ngân Hà.

Nhưng cách nào để làm được như vậy? Các nhà thiên văn xưa nay vẫn lấy độ sáng của các ngôi sao để xác định được kích thước của chúng và đo đạc một cách tương đối khoảng cách đến chúng. Tuy vậy, cách này cho ra con số không chính xác.

Đo đạc khoảng cách đến các ngôi sao ở bên kia tâm Ngân Hà. (Đồ họa: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF; Robert Hurt, NASA).

Vậy là, để tiến hành việc đo đạc này, các nhà thiên văn từ Viện nghiên cứu Thiên văn học Vô tuyến Max-Planck ở Đức và Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian ở Hoa Kỳ, đã sử dụng một kỹ thuật thiên văn từ 180 năm trước để xây dựng phương pháp của mình.

Kỹ thuật cũ xưa đó gọi là thị sai, được sử dụng lần đầu vào năm 1838 bởi nhà thiên văn Friedrich Bessel người Đức, dùng để đo khoảng cách đến một ngôi sao trong chòm sao Cygnus (Thiên Nga). Ông cho ra con số 10,3 năm ánh sáng – không quá tệ khi đo với một chiếc kính thiên văn đơn giản.

Giải thích cho cách đo này, hãy đặt ngón tay trước mắt bạn, nhắm mắt trái mở mắt phải, rồi nhắm mắt phải mở mắt trái, lặp lại việc nhắm mở mắt này và bạn sẽ nhận thấy được sự thay đổi vị trí của ngón tay. Do vị trí của hai mắt nằm khá gần nhau, nên ta không thấy sự thay đổi vị trí này quá lớn.

May mắn rằng Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời, và vị trí của Trái Đất trên quỹ đạo vào mỗi 6 tháng sẽ nằm cách khá xa nhau, nên chúng ta sẽ đo đạc được khoảng cách của các vì sao xa xôi bằng phương pháp này.

Máy ảnh trường nhìn góc rộng của Kính Viễn vọng Không gian Hubble có thể xác định được sự dịch chuyển vị trí của các ngôi sao trong vòng 10.000 năm ánh sáng, đường kính của Ngân Hà gấp 10 lần khoảng cách này. Nhưng xa hơn không có nghĩa chính xác hơn khi nhìn xuyên qua tâm Ngân Hà.

Trong nghiên cứu mới này, các nhà thiên văn đã đo được đến một nhóm các ngôi sao nằm cách chúng ta 66.000 năm ánh sáng và ở phía bên kia của tâm Ngân Hà so với Trái Đất. Con số này vượt xa con số kỷ lục trước đó, với 36.000 năm ánh sáng đo được vào năm 2013.

Những khoảng cách này được đo bằng một công nghệ gọi là VLBA. Nói đơn giản, VLBA là 10 anten lớn nằm riêng biệt nhau và cách xa nhau hàng ngàn cây số, được đặt ở Bắc Mỹ, Hawaii, vùng Caribbe, cùng nhau tạo thành một mạng lưới kính thiên văn rộng lớn.

Mạng lưới này cho phép các nhà thiên văn phát hiện ra sự dịch chuyển của vị trí của một ngôi sao. Độ nhạy của nó có thể ví như nhìn thấy một quả bóng chày dịch chuyển một khoảng nhỏ trên Mặt Trăng.

Nghiên cứu này đã được thực hiện quan sát từ năm 2014 và 2015, cho thấy ánh sáng phát ra từ một vùng trong không gian – nơi các ngôi sao mới được sinh ra.

Những đám mây hơi nước và các phân tử methanol xung quanh đã làm tăng thêm cường độ sáng của chúng và ánh sáng đó có thể truyền xa đến mức không tin được – đến tận kính quan sát của các nhà thiên văn trên Trái Đất – và đi xuyên qua cả các đám mây bụi dày che lấp trên đường đi.

“Với công nghệ VLBA, chúng ta có thể đo đạc được những vì sao mới ở khoảng cách rất xa và nằm ở cánh tay xoắn ốc bên kia của Ngân Hà. Không những thế, chúng ta sẽ nhanh chóng lập được bản đồ hoàn chỉnh về toàn bộ Ngân Hà và tìm hiểu được nhiều thứ về hình dạng này của nó”, nhà nghiên cứu Alberto Sanna từ Viện nghiên cứu Max-Planck cho biết.

Tuy vậy, đây cũng chỉ mới là những bước đi đầu tiên. Để hoàn thành được bản đồ của cả Ngân Hà, chúng ta cần thêm ít nhất là một thập niên nữa. Và không lâu nữa, chúng ta có thể chiêm ngưỡng một bức hình selfie khổng lồ của Ngân Hà.