Thang khoảng cách vũ trụ: đo tới sao và thiên hà bằng cách nào

Bậc 1: Đo khoảng cách tới các sao gần

Thị sai

Khi Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời, các ngôi sao gần sẽ dịch chuyển rất nhỏ trên nền các sao xa hơn.

Từ góc lệch này, các nhà thiên văn tính được khoảng cách đến ngôi sao.

Ví dụ, Proxima Centauri, ngôi sao gần Mặt Trời nhất, nằm cách chúng ta khoảng 4,25 năm ánh sáng.

Ngày nay, tàu không gian Gaia đã đo thị sai cho hơn một tỷ ngôi sao trong Ngân Hà.

Bậc 2: Đo khoảng cách tới các thiên hà gần

Sao Cepheid

Một số ngôi sao biến quang gọi là Cepheid có mối liên hệ giữa chu kỳ dao động và độ sáng thật.

Chỉ cần đo chu kỳ sáng tối của chúng, các nhà thiên văn có thể suy ra độ sáng thực và từ đó tính khoảng cách.

Cepheid đã giúp xác nhận rằng các tinh vân như Andromeda thực chất là những thiên hà nằm ngoài Ngân Hà.

Siêu tân tinh loại Ia

Khi khoảng cách quá xa để quan sát Cepheid, các nhà thiên văn sử dụng siêu tân tinh loại Ia.

Những vụ nổ này đạt độ sáng cực lớn và có độ sáng đỉnh gần giống nhau, khiến chúng trở thành những "ngọn nến chuẩn" để đo khoảng cách hàng tỷ năm ánh sáng.

Chính phương pháp này đã dẫn tới phát hiện rằng vũ trụ đang giãn nở nhanh dần.

Bậc 3: Đo khoảng cách ở quy mô vũ trụ

Dịch chuyển đỏ

Ở khoảng cách rất lớn, thay vì đo trực tiếp độ sáng, các nhà khoa học sử dụng hiện tượng dịch chuyển đỏ.

Do không gian đang giãn nở, ánh sáng từ các thiên hà xa bị kéo dài về phía đỏ của quang phổ.

Thiên hà càng xa:

• Dịch chuyển đỏ càng lớn.
• Tốc độ rời xa càng cao.

Mối liên hệ này được mô tả bởi:

v = H₀ × d

Trong đó:

• v là tốc độ rời xa.
• d là khoảng cách.
• H₀ là hằng số Hubble.

Vì sao việc đo khoảng cách rất khó?

Mỗi bậc của thang khoảng cách đều phụ thuộc vào bậc bên dưới.

Ví dụ:

• Thị sai hiệu chuẩn Cepheid.
• Cepheid hiệu chuẩn siêu tân tinh Ia.
• Siêu tân tinh Ia hiệu chuẩn hằng số Hubble.

Vì vậy, nếu một bậc có sai số, sai số đó sẽ lan sang mọi bậc phía trên.

Đó là lý do các nhà thiên văn vẫn đang tranh luận về giá trị chính xác của hằng số Hubble và tốc độ giãn nở của vũ trụ.

🌌 Từ những ngôi sao gần nhất cho tới các thiên hà ở rìa vũ trụ quan sát được, mọi phép đo khoảng cách đều được xây dựng như những bậc thang nối tiếp nhau. Hiểu được khoảng cách là chìa khóa để xác định kích thước, tuổi và lịch sử tiến hóa của toàn bộ vũ trụ. ``

Đọc thêm

• Thiên hà: định nghĩa và cách phân loại
• Vì sao chiêm tinh học không phải khoa học
• Các chòm sao Hoàng Đạo