Những con số làm nên vũ trụ - Phần 70

Chương 12

Hằng số Hubble

Vào năm 1758, Charles Messier, một nhà thiên văn học người Pháp, đã hướng chiếc kính thiên văn của ông lên bầu trời, hi vọng là người đầu tiên ghi nhận sự trở lại của ngôi sao chổi lớn năm 1682 đã được dự đoán trước bởi nhà thiên văn học người Anh Edmond Halley. Kết quả không thành công, vì Messier không phải là người đầu tiên nhìn thấy sao chổi đó – vinh dự đã thuộc về một nông dân người Pháp đã nhìn vào đúng chỗ và đúng lúc. Tuy nhiên, Messier đã bị ngôi sao chổi mê hoặc khi cuối cùng ông đã nhìn thấy nó, và đã đưa đến công trình săn tìm sao chổi của đời ông. Thật vậy, Messier thật sự đã phát hiện ra rất nhiều sao chổi, mặc dù đó không phải là cái tạo nên vị thế của ông trong lịch sử thiên văn học. Messier nổi tiếng không phải vì danh lục của cái ông đang tìm kiếm, mà vì danh lục của những thứ thu được trên con đường tìm kiếm của ông.

Một sao chổi ở xa xuất hiện dưới dạng một vật thể mờ nhạt trong kính thiên văn thuộc thời đại Messier, giống như cái người ta trông thấy trong kính thiên văn năng suất thấp ngày nay. Tuy nhiên, các sao chổi không chỉ là những vật thể mờ nhạt có thể nhìn thấy qua kính thiên văn như Messier đã phát hiện. Sự khác biệt chủ yếu giữa sao chổi và những vật thể mờ nhạt khác là ở chỗ các sao chổi chuyển động, còn những vật thể khác thì không. Messier bắt đầu ghi lại vị trí của những vật thể mờ nhạt (OFO) để ông nhận nhầm chúng với các sao chổi. Danh sách các OFO của Messier cuối cùng đã tăng lên quá con số một trăm đối tượng.

Đã có sự tranh cãi gay gắt về bản chất của các OFO. Nhà toán học và vật lí học lỗi lạc người Pháp Pierre-Simon Laplace nghĩ rằng chúng là những đám mây khí ở xa; thật vậy, từ nebula (tinh vân), tiếng Latin chỉ “đám mây”, đã được sử dụng để mô tả chúng. Nhà triết học Immanuel Kant đã đề xuất một lí thuyết cạnh tranh, cho rằng các tinh vân có thể là những tập hợp khổng lồ của các ngôi sao ở xa đến mức kính thiên văn không thể phân giải được từng ngôi sao riêng lẻ. Kant gọi đây là “những hòn đảo vũ trụ”.

Các OFO đã thu hút sự chú ý của anh em nhà thiên văn người Anh William và Caroline Herschel, những người đang ở tiền tuyến của thiên văn học viễn vọng cuối thế kỉ mười tám. Sử dụng số liệu thu thập từ một chiếc kính thiên văn khổng lồ do ông chế tạo, họ đã công bố Danh lục Một ngàn Đám sao và Tinh vân Mới. Hai anh em nhà này là người đầu tiên thật sự xác định được một trong “những hòn đảo vũ trụ” của Kant thật ra là một tập hợp vô số sao, tập hợp đó là Dải Ngân hà, hòn đảo vũ trụ nơi có hệ mặt trời của chúng ta. William Herschel thật sự đã lập bản đồ Dải Ngân hà, và định vị hệ mặt trời trong đó, ở gần tâm. Tuy nhiên, kính thiên văn của Herschel không có khả năng trả lời câu hỏi tinh vân thật ra là cái gì. Câu trả lời đó xuất hiện là kết quả của khám phá quang phổ của Bunsen và Kirchhoff.

Vào năm 1863, nhà thiên văn học người Anh William Huggins đã trang bị cho chiếc kính thiên văn tám inch của ông một quang phổ kế và đã nghiên cứu quang phổ của những ngôi sao khác ngoài Mặt trời ra. Những ngôi sao này cũng biểu hiện quang phổ giống như các nguyên tố đã biết trên Trái đất. Vào năm sau đó, Huggins quyết định khảo sát quang phổ của một tinh vân tròn trong chòm sao Draco. Ông bất ngờ nhìn thấy quang phổ đó chứa một vạch phổ sáng, cái ông nhận ra là tương ứng với quang phổ của nguyên tố hydrogen. Các tinh vân thật sự, như Laplace đã phỏng đoán, là những đám mây khí ở xa! Không bao lâu sau đó, Huggins quan sát quang phổ của chòm sao Andromeda. Quang phổ ấy cho thấy vô số vạch nhìn thấy khi nhìn vào một ngôi sao. Các tinh vân thật sự, như Kant đã nêu giả thuyết, là những tập hợp sao liên kết bằng lực hấp dẫn!

Một khi các nhà thiên văn đã biết tinh vân là cái gì, câu hỏi tiếp theo rõ ràng là: Chúng ở đâu? Chúng có thuộc về Dải Ngân hà, cung cấp thêm bằng chứng nữa rằng Dải Ngân hà là toàn bộ vũ trụ, hay là chúng nằm bên ngoài? Câu trả lời cho câu hỏi đó làm phát sinh thêm một số câu hỏi lớn nhất từng được nêu ra trong lịch sử khoa học.