Từ những bức ảnh chụp đầu tiên của hành tinh lùn Pluto cho đến những bông hoa nano tự lắp ráp, cho đến những gợn giông tố trên bầu trời đêm, những hình ảnh này vừa đẹp vừa chứa đựng nhiều thông tin thu hút sự chú ý của đông đảo công chúng. Dưới đây là 10 ảnh đẹp trong năm 2015 được tạp chí Physics World bình chọn.
Phi thuyền New Horizons vén màn các bí ẩn băng giá của Pluto
Ảnh chụp Pluto được tăng cường màu để làm rõ các khác biệt về thành phần và kết cấu bề mặt của hành tinh lùn. Sputnik Planum là vùng rộng lớn tô màu kem ở ngay bên phải phần giữa ảnh. (Ảnh: NASA/JHUAPL/SWRI)
Chẳng có gì bất ngờ khi những bức ảnh yêu thích nhất được chọn là từ sứ mệnh bay sớt qua hành tinh lùn Pluto của phi thuyền New Horizons của NASA, sự kiện diễn ra hôm 14 tháng 7 trong năm. Tại vị trí tiếp cận gần nhất, phi thuyền chỉ cách bề mặt hành tinh 12.472 km – đại khái bằng khoảng cách từ New York tới Mumbai, Ấn Độ – khiến nó là sứ mệnh vũ trụ đầu tiên từng thám hiểm một thế giới ở xa Trái Đất nhất. Kể từ đó, New Horizons đã cho công bố nhiều ảnh chụp cận cảnh, đẹp ngoạn mục của hành tinh lùn trước nay chưa từng được thám hiểm này, cho thấy nó là một thế giới băng giá với các sông băng nitrogen, methane và carbon dioxide chảy xung quanh những ngọn đồi làm bằng nước đóng băng. Các bức ảnh cho thấy Pluto có núi non cao vài km, các vách đá dựng đứng chạy dài 600 km và một “thềm đá” làm bằng nước đóng băng.
Laser làm sáng tỏ những chi tiết hóa thạch trước nay chưa từng thấy
Bức ảnh này được chụp bằng phương pháp kích thích ánh sáng laser mới – xương phát huỳnh quang từ các chênh lệch khoáng vật học hóa thạch, cho thấy xương sọ này có khả năng là một composite. (Ảnh: KU News Service/University of Kansas)
Bạn có thể nhầm bức ảnh trên thuộc một loại kì quan thiên văn học nào đó như tinh vân chẳng hạn, nhưng không đúng đâu bạn nhé. Ảnh trên là một hóa thạch xương sọ của một con Microraptor, chụp bằng kĩ thuật quét laser mới, nó có khả năng giúp các nhà nghiên cứu thu thập thông tin mới mẻ từ các loài hóa thạch. Được phát triển bởi nhà cổ sinh vật học Tom Kaye thuộc Bảo tàng Burke ở Seatle, cùng với các đồng sự ở Mĩ, kĩ thuật mới không tốn kém và không xâm hại này sử dụng các laser tầm thương mại để kích thích sự phát huỳnh quang trong hóa thạch. Ánh sáng huỳnh quang này tiết lộ chi tiết những cái không quan sát thấy với các bộ tăng thị lực truyền thống như ánh sáng tử ngoại, nó có mức rọi thấp hơn nhiều. Kĩ thuật quét laser còn có thể giúp nhận dạng hóa thạch giả hỗn hợp – những hóa thạch bị vón cục cùng với những loài khác – bằng cách làm sáng tỏ những khác biệt về khoáng vật học hóa thạch.
‘Ảnh chụp’ đầu tiên của tiếng sấm
Đội nghiên cứu đã so sánh các ảnh chụp quang học phơi sáng lâu của một sự kiện sét (ảnh trên) với một đặc trưng ảnh âm học của kênh phóng điện (ảnh dưới), đã hiệu chỉnh sự truyền tốc độ âm và các hiệu ứng do khí quyển hấp thu. Sự nghiêng dễ thấy của tia sét cũng được nhìn thấy trong ảnh chụp âm học ở bên phải. (Ảnh: Đại học Florida, Viện Công nghệ Florida, Viện nghiên cứu Tây Nam)
Những cung sáng màu xanh mà bạn nhìn thấy ở trên là những hình ảnh đầu tiên của tiếng sấm được chụp bởi một đội nghiên cứu quốc tế. Được lập bằng cách hình dung các sóng âm tạo ra bởi sự kiện sét kích thích nhân tạo, thí nghiệm mới lạ trên được tiến hành bởi Maher Dayeh thuộc Viện nghiên cứu Tây Nam cùng với các đồng sự ở Australia và Mĩ. Họ đã thiết kế một ma trận lớn gồm 16 microphone, sắp thẳng hàng cách 95 m đến bệ phóng nơi tia sét đánh vào. Sau mỗi lần sét đánh, các bản ghi được xử lí và chuyển đổi định dạng để mang lại một “đặc trưng âm học” thẳng đứng của cú sét. Với sóng âm ở càng cao thì mất càng nhiều thời gian để đi tới máy thu, mỗi tín hiệu đánh-phản hồi có một diện mạo cong đặc trưng. Đội nghiên cứu đã so sánh các ảnh chụp quang học phơi sáng lâu của một sự kiện sét (ảnh trên) với một đặc trưng ảnh âm học của kênh phóng điện (ảnh dưới), đã hiệu chỉnh sự truyền tốc độ âm và các hiệu ứng do khí quyển hấp thu.
Liệu laser có thể dẫn hướng và điều khiển đường đi của tia sét?
Các ảnh chụp cho thấy tia lửa điện nhảy trên một chướng ngại vật như thế nào, nhờ các tính chất tự hàn gắn của các chùm tia dẫn hướng Bessel (trên) và Airy (dưới). Chùm tia tự hồi phục sau chướng ngại vật và sự phóng điện xảy ra theo một quỹ đạo hầu như không bị ảnh hưởng. (Ảnh: M Clerici et al., Science Advances 10.1126/sciadv.1400111)
Sau khi chụp ảnh tiếng sấm, nhiều nhà khoa học – hơi có chút điên rồ – đã tìm cách điều khiển tia sét. Theo công trình nghiên cứu mới thực hiện bởi một đội nghiên cứu quốc tế, sự phóng điện có thể điều khiển và dẫn hướng được bằng laser, diễn ra theo những đường đi phức tạp và thậm chí đi vòng quanh chướng ngại vật. Khả năng của chúng ta điều khiển đường đi chính xác của những dòng điện như thế bị hạn chế vì chúng bị ảnh hưởng bởi mọi thứ từ nhiệt độ không khí cho đến sự có mặt của vật chất tiền ion hóa. Những phát triển mới đây trong lĩnh vực quang học đã mang lại hướng đi cho những loại chùm laser “phi nhiễu xạ” mới với những tính chất khác thường. Chùm laser Airy lẫn chùm laser Bessel đều có thể “tự hàn”, nghĩa là nếu cực đại cường độ của chúng bị chặn bởi một chướng ngại vật, thì chúng có thể tái sinh lại chúng ở phía bên kia nó. Matteo Clerici, một nhà vật lí tại Đại học INRS ở Canada và Đại học Heriot-Watt ở Anh, và các đồng sự, đã chiếu các chùm laser khác nhau giữa hai điện cực dây, cách nhau 5 cm, giữa chúng có một điện áp cao (15 kV). Các hình ảnh trên cho thấy sự phóng điện nhảy trên một chướng ngại vật như thế nào và chùm tia Bessel (trên) và chùm tia Airy (dưới) tự hồi phục như thế nào, cho sự phóng điện tiếp diễn theo một quỹ đạo hầu như không bị ảnh hưởng.
Sự hội tụ hấp dẫn tạo ra ‘chữ thập Einstein’ của một sao siêu mới ở xa
Trong ảnh chụp này của Kính thiên văn vũ trụ Hubble, nhiều thiên hà màu đỏ là thành viên của đám thiên hà khổng lồ MACS J1149.6+2223, tạo ra những hình ảnh biến dạng và phóng to lên nhiều của các thiên hà ở phía sau nó. Một đám thiên hà lớn (ở giữa) đã làm phân tách ánh sáng từ một sao siêu mới phát nổ trên thiên hà phông nền phóng đại thành bốn hình ảnh màu vàng (các mũi tên) tạo thành một chữ thập Einstein. (Ảnh: Kính thiên văn vũ trụ Hubble)
Một thiên hà ở xa đã tạo ra bốn ảnh của một sao siêu mới còn ở xa hơn nữa, qua hiện tượng hội tụ hấp dẫn, nó được chụp lại lần đầu tiên bởi một đội thiên văn quốc tế sử dụng Kính thiên văn vũ trụ Hubble (HST). Hình ảnh “chữ thập Einstein” hình thành khi ánh sáng đến từ sao siêu mới ở xa bị hội tụ khi nó đi qua một thiên hà nằm trong một đám thiên hà, trên đường truyền của nó đến Trái Đất. Trong bức ảnh trên, nhiều thiên hà màu đỏ là thành viên của đám thiên hà khổng lồ MACS J1149.6+2223, tạo ra những hình ảnh biến dạng và phóng to lên nhiều của các thiên hà ở phía sau nó. Một đám thiên hà lớn (ở giữa) đã làm phân tách ánh sáng từ một sao siêu mới phát nổ trên thiên hà phông nền phóng đại thành bốn hình ảnh màu vàng (các mũi tên) tạo thành chữ thập. Patrick Kelly ở trường Đại học California, Berkeley, cùng các đồng sự đến từ khắp thế giới, cho biết một hình ảnh thứ năm sẽ xuất hiện trong thập niên tới, mang đến “màn diễn lại” của sao siêu mới trên, vì ánh sáng có thể nhận những lộ trình khác nhau đi vòng quanh và xuyên qua một thấu kính hấp dẫn và do đó đi tới Trái Đất ở những thời điểm khác nhau. Sự kiện này đặc biệt hiếm và hữu ích, bởi vì thiên văn học vốn chẳng phải là một ngành khoa học có thể dự báo trước điều gì.
>> Còn tiếp Phần 2
Nguồn: Physics World
