Những phát hiện không những làm thay đổi thế giới, mà còn thách thức cách chúng ta nhìn nhận sự tồn tại của mình và vị thế của chúng ta trong vũ trụ.
1. Sóng hấp dẫn
Sự tồn tại của sóng hấp dẫn được dự đoán lần đầu tiên vào năm 1916 bởi Albert Einstein. Ông đề xuất rằng khi hai vật thể khối lượng lớn đang gia tốc va chạm nhau, chúng gây ra những gợn sóng lan tỏa trong không gian, tương tự như những gợn sóng mà ta thấy khi ném một hòn sỏi vào nước. Gần 100 năm sau đó, các nhà khoa học vẫn vật vã trước việc phát hiện chúng một cách trực tiếp, điều mà bản thân Einstein cũng nghi ngờ chẳng biết có làm được không. Khi một sóng hấp dẫn đi qua Trái Đất, nó làm co dãn kết cấu của không gian, nhưng những biến đổi này quá nhỏ bé nên đa số thiết bị đều không phát hiện được, mãi cho đến gần đây.
Tên gọi là LIGO (Đài thiên văn Sóng hấp dẫn Giao thoa kế Laser), đài thiên văn xây dựng trên công nghệ laser và gương này nhạy với những gợn sóng nhỏ nhất trong không-thời gian. Cơ sở nghiên cứu tiên phong ở Mĩ này sử dụng hai detector chữ L dài 4 km đặt tại Livingston ở bang Louisiana và Hanford ở bang Washington.
Ngày 14 tháng Chín 2015, thời khắc các nhà khoa học chờ đợi đã đến khi một sóng hấp dẫn gây ra bởi một vụ va chạm dữ dội của hai lỗ đen hơn 1 tỉ năm về trước lan tới Trái Đất. Sóng thứ nhất đi qua cơ sở Livingston trước, rồi sau đó 7 mili giây được phát hiện ở Hanford, cách Livingston 3000 km. Khám phá này không những chứng minh lí thuyết của Einstein là đúng, mà nó cũng sẽ làm cách mạng hóa sâu sắc hiểu biết của chúng ta về toàn cõi vũ trụ.
Va chạm sao neutron
Ngày 17 tháng Tám 2017, LIGO phát hiện sóng hấp dẫn đến từ một sự kiện hợp nhất sao neutron.
Tín hiệu sóng hấp dẫn (12:41:04 UTC) LIGO phát hiện một tín hiệu sóng hấp dẫn được do sự va chạm sao đôi neutron ở xa 130 triệu năm ánh sáng.
Vụ nổ tia gamma (+2 giây) Vụ nổ bức xạ tia gamma cường độ mạnh sinh ra ngay sau sự kiện hợp nhất được phát hiện gần như tức thời sau khi thu nhận được tín hiệu đầu tiên. Chính vụ nổ tia gamma này cho biết sóng hấp dẫn do sự hợp nhất hai sao neutron gây ra.
Tín hiệu quang học (+10 giờ, 52 phút) Lúc này, sự kiện hợp nhất có thể được thấy bằng ánh sáng quang học dưới dạng một nguồn sáng rực mới trong một thiên hà khác tên gọi là NGC 4993, vì vật chất giàu neutron phân hủy tạo ra một sao siêu mới rực rỡ.
Tia X (+9 ngày) và sóng vô tuyến (+16 ngày) Khi vật chất vọt ra xa chỗ hợp nhất, nó tạo ra một sóng xung kích lan tỏa trong không gian giữa các sao trong vũ trụ. Sóng xung kích này có thể dò được ở dạng tia X và phát xạ vô tuyến, chúng có thể tồn tại trong nhiều năm.
2. Các vệ tinh của sao Mộc
Ở cách Trái Đất của chúng ta hơn 588 triệu km là một hành tinh khí khổng lồ sọc cam sọc vàng quay xung quanh Mặt Trời. Mặc dù chúng ta ở tương đối gần so với Mộc tinh, nhưng mãi đến năm 1610 thì ta mới phát hiện hành tinh khổng lồ này có nhiều vệ tinh. Chính nhà thiên văn học Italy Galileo Galilei đã nhận ra các thiên thể quay xung quanh Mộc tinh, và ông đặt tên cho chúng là Io, Europa, Ganymede và Callisto.
Lúc bấy giờ trong lịch sử, người ta vẫn đang cãi nhau về chuyện chúng ta có cư trú tại trung tâm của vũ trụ hay không. Khám phá nổi trội của Galileo đã làm thay đổi cách chúng ta quan niệm về vũ trụ của mình và thách thức vị thế của chúng ta trong vũ trụ. Ta nhận thấy nếu có những hành tinh có những vật thể khác quay xung quanh, thì điều đó có nghĩa là nơi ở chúng ta chẳng có gì đặc biệt.
Các vệ tinh Galileo, Io, Europa, Ganymede và Callisto (từ trên xuống dưới) chỉ là 4 trong 69 vệ tinh của Mộc tinh.
3. Bức xạ nền vi sóng vũ trụ
Vào giữa thập niên 1960, các nhà thiên văn học Arno Penzias và Robert Wilson phát hiện ra bức xạ nền vi sóng vũ trụ. Bức xạ này có mặt với hàm lượng nhỏ xíu trong toàn cõi vũ trụ, nó là bức xạ tàn dư còn sót lại từ sự ra đời của vũ trụ. Khám phá của họ không những có ý nghĩa vũ trụ học to lớn, mà nó còn biến Thuyết Big Bang gây tranh cãi (vào lúc ấy) thành lời giải thích được chấp nhận về mặt khoa học cho sự ra đời của vũ trụ.
Giống như nhiều khám phá khoa học quan trọng khác, bức xạ vi sóng vũ trụ được phát hiện gần như tình cờ. Trong khi đang làm việc với một chiếc kính thiên văn vô tuyến rất nhạy tại Bell Labs ở New Jersey, Mĩ, Penzias và Wilson để ý thấy một âm thanh roẹt roẹt bí ẩn đến từ mọi hướng. Cho rằng tín hiệu bị nhiễu, họ cố công tìm hiểu nguyên nhân gây ra âm thanh ấy, kể cả việc đuổi lũ chim làm tổ trong anten đi, rồi họ nhận thấy mình tìm thấy cái gì đó quan trọng. Họ đã tìm thấy tiếng vọng của vụ nổ đưa đến sự ra đời của vũ trụ.
Phông nền nhiễu mà Penzias và Wilson phát hiện là âm thanh của sự ra đời của vũ trụ.
Bức xạ nền vi sóng vũ trụ thu được từ vệ tinh Planck, năm 2013
4. Vũ trụ dãn nở
Edwin Hubble là người đầu tiên tìm thấy những thiên hà khác nằm ngoài Ngân hà của chúng ta, nhưng chỉ riêng khám phá này thôi thì chưa đủ mức ấn tượng để người ta đặt tên ông cho một chiếc kính thiên văn! Thật ra Hubble có một đóng góp quan trọng hơn nữa cho khoa học và nó đã làm thay đổi cách chúng ta hiểu về nguồn gốc của vũ trụ của chúng ta.
Năm 1929, Hubble phát hiện thấy tất cả các thiên hà dường như đang chuyển động ra xa chúng ta, và thiên hà ở càng xa thì chuyển động lùi ra xa càng nhanh – mối liên hệ ấy ngày nay được gọi là định luật Hubble. Đây là bằng chứng đầu tiên cho thấy vũ trụ đang dãn nở.
Hubble đã sử dụng một chiếc kính thiên văn chụp những bức ảnh quang phổ phơi sáng lâu của những thiên hà mờ nhạt và đo độ lệch đỏ của chúng từ đó tính ra tốc độ của chúng. Rồi ông vẽ đồ thị biểu diễn tốc độ của các thiên hà theo khoảng cách của chúng và để ý thấy mối liên hệ hấp dẫn xuất hiện trong dữ liệu. Điều này thật sự khiến các nhà khoa học phải suy nghĩ. Nếu vũ trụ đang dãn nở, thì trước đây nó phải nhỏ hơn, vì thế nó phải bắt đầu từ một điểm nhỏ nào đó. Khám phá này thiết lập nền tảng cho Lí thuyết Big Bang.
5. Các phân tử hữu cơ trên sao chổi
Theo một công bố vào năm 2016 của các nhà nghiên cứu được NASA tài trợ thì phi thuyền vũ trụ Rosetta đã tìm thấy một số viên gạch cấu trúc của ADN trong bầu khí quyển mỏng manh của sao chổi 67P/Churyumov-Gerasimenko. Thành tựu đột phá này là phát hiện trực tiếp đầu tiên và lặp lại được về amino acid glycine, nó cho thấy không những các sao chổi có thể là nguồn gieo mầm sự sống trên hành tinh của chúng ta, mà chúng còn có thể là nguồn phân phối các phân tử hữu cơ đến những thế giới khác.
Nguồn: How It Works
