Lịch sử vũ trụ học (Phần 28)

Kính thiên văn phản xạ khổng lồ của Herchels

“Đó là một sự hoang mang khủng khiếp gồm những cột, trụ và thang leo cùng dây nhợ, ở giữa là một cái ống khổng lồ… ngước cái mõm to lớn của nó bướng bỉnh nhìn lên trời”.

Oliver Wendell Holmes

alt

William và Caroline Herchels

William Herchels, một nhà soạn nhạc di cư từ Hanover sang Anh và chuyển sang nghiên cứu thiên văn học, hướng những nỗ lực đầu tiên của ông vào việc chế tạo kính thiên văn khúc xạ. Nhưng các ống ngắm dài lòng thòng khiến ông bực mình (ông đã chế tạo một cái dài 30 feet) và ông hướng sự chú ý của mình sang các gương. Cuối thập niên 1770, Herchels đã chế tạo được vài chiếc kính thiên văn phản xạ. Chiếc kính thiên văn thành công nhất của ông có một cái gương 6 ½ inch và dài 7 feet. Ông sử dụng chiếc kính này để biên soạn danh mục đích thực đầu tiên của những ngôi sao đôi và, năm 1781, phát hiện ra Thiên vương tinh. Khám phá này mang Herchels đến sự ghi nhận của hoàng gia – và mức lương thường niên là 200 bảng đã cho phép ông tiến hành nghiên cứu thiên văn trọn thời gian.

Kính thiên văn 20 foot của Herchels

Được khích lệ bởi thành công của ông, Herchels bỏ qua vài năm tiếp sau đó để hoàn thiện một chiếc kính thiên văn còn lớn hơn nữa. Nó có một cái gương đường kính gần 19 inch, bọc trong một ống ngắm dài 20 foot trên một gọng vòm cao độ-phương vị. Giống như những chiếc gương kính thiên văn buổi đầu khác, nó chế tạo bằng kim loại (chủ yếu là đồng và thiếc) và giảm độ bóng nhanh chóng, nên nó phải được mài lại thường xuyên. Chân của chiếc kính thiên văn có thể mở ra và cái gương dễ dàng tháo rời. Một cái gương khác luôn luôn có sẵn trong khi cái gương thứ nhất được mang đi mài lại.

William Herchels thực hiện các quan sát của ông với sự phụ giúp của người chị gái Caroline. Thị kính của kính thiên văn gắn ở phía trên ống ngắm, nên Herchels quan sát từ một cái bục có thể nâng lên hay hạ xuống khi cần thiết. Caroline ngồi tại cửa sổ bên trong một ngôi nhà kế bên. Khi William ra hiệu bằng cách kéo dây, bà sẽ mở cửa sổ và ghi lại các quan sát của người em trai của mình khi ông đọc chúng cho bà nghe. Công việc quan sát thật gian khổ, Herchels ra ngoài trời khi nào hễ có thể, cả trong giá rét căm căm. Một đêm, trong khi sử dụng một chiếc kính thiên văn cũ, mực viết của ông bị đông lại và chiếc gương tốt nhất của ông bị “vỡ thành hai mảnh”. Công việc quan sát từ bục cao cũng thật mạo hiểm. Caroline ghi lại rằng bà và người em trai của mình đã có “một danh sách dài xinh xắn các vụ tai nạn… tỏ ra không tránh được đối với em trai tôi cũng như với chính tôi”.

Năm 1783, sử dụng kính thiên văn phản xạ 20 foot, Herchels bắt đầu tìm kiếm trong bầu trời đêm những mảng sáng mờ nhạt trên nền trời gọi là tinh vân. Năm 1784, ông báo cáo rằng kính thiên văn của ông có khả năng phân giải từng ngôi sao riêng lẻ trong tinh vân trước đấy đã được nhận ra bởi nhà thiên văn học người Pháp Charles Messier và rằng ông cũng tìm thấy hàng trăm tinh vân mới.

alt

Nhìn từ trên xuống ống ngắm 20 foot của Herchels khi không có thị kính của nó.

“[Herchels] đã phát hiện 1500 vũ trụ! Làm sao mà ông có thể tìm thấy số lượng nhiều hơn so với người ta có thể ước đoán ?”

Nhà văn Anh Fanny Burney, 1786

Kính thiên văn 20 foot của Herchels là chiếc tốt nhất trong số các thiết bị của ông. Năm 1785, ông bắt đầu thiết kế một cái lớn gấp đôi, nó có thể thu nhận ánh sáng nhiều gấp bốn lần. Ông bắt đầu sử dụng chiếc kính thiên văn 40 foot này vào mùa thu năm 1789, và nhanh chóng tìm ra được hai vệ tinh nữa của Thổ tinh (Mimas và Enceladus). Tuy nhiên, ống kính dài có xu hướng bị bẻ cong, trong khi yêu cầu mài lại thường xuyên chiếc gương chính làm hạn chế công dụng của nó. Herchels thỉnh thoảng mới sử dụng đến chiếc kính khổng lồ bướng bỉnh này, và ông thích dùng chiếc 20 foot dễ sử dụng hơn. Như ông lưu ý, “việc nhìn qua một chiếc kính to hơn yêu cầu mất nhiều thời gian, đó là thứ mà trong một đêm trong trẻo nhà thiên văn không hề có thừa”.

Herchels thực hiện quan sát cuối cùng của ông với chiếc kính thiên văn 40 foot vào năm 1815. Sổ nhật kí của ông ghi: “Thổ tinh rất sáng và phân biệt rõ ràng… chiếc gương thì cực kì mờ bẩn”. Sự giảm độ bóng như thế là một trong số vài hạn chế gay gắt đối với kính thiên văn phản xạ lớn, và trong vài thập niên sau đó, sự thịnh hành của chúng bị lụi tàn. Những tiến bộ trong thiết kế quang học và chế tạo kính đang làm hồi sinh kính thiên văn khúc xạ với tư cách là một công cụ dùng cho nghiên cứu.

alt