Lịch sử vũ trụ học (Phần 30)

Gia đình người thợ thủ công Alvan Clark

Năm 1825, tổng thống John Quincy Adams than phiền rằng trong khi các quốc gia châu Âu kiêu hãnh có hơn 130 “ngọn hải đăng trên trời”, thì người Mĩ chỉ có vài ba tiện nghi quan sát cầm tay. Đến cuối thế kỉ 19, vấn đề này được giải quyết khi người Mĩ tăng cường tài trợ rất lớn cho xây dựng kính thiên văn.

Những đài quan sát đầu tiên xây dựng trên đất Mĩ được trang bị những chiếc kính thiên văn xuất xứ từ Âu châu. Một thí dụ là kính thiên văn khúc xạ mới 15 inch khánh thành vào năm 1847 tại Đài quan sát Harvard College. Quyên góp từ các công dân Boston đã trả tiền cho nó. Được đặt tên là “Kính khúc xạ lớn”, nó là chiếc kính thiên văn khúc xạ lớn nhất thế giới trong 20 năm. Thiết bị Harvard đó (giống như một cái tương tự tại Đài quan sát Pulkovo ở Nga) do một công ti Đức chế tạo.

alt

Alvan Clark (ở giữa) cùng với hai người con trai Alvan Graham Clark (bên trái)
và George Bassett Clark (bên phải)

alt

Kính thiên văn 15 inch

Tuy nhiên, chiếc kính thiên văn đầu tiên vượt trội hơn kính thiên văn 15 inch Harvard và của Nga được chế tạo không phải bởi một công ti châu Âu, mà bởi một công ti Mĩ. Alvan Clark, cùng với hai người con trai Alvan Graham Clark và George Bassett Clark, trở thành những nhà chế tạo kính thiên văn hàng đầu thế giới vào nửa cuối thế kỉ 19. Công ti của họ, Alvan Clark & Sons, đã xây dựng thiết bị cho hầu như mỗi đài quan sát ở Mĩ cũng như ở một số nơi bên kia bờ đại dương. Năm lần công ti Clark đã phá kỉ lục của mình bằng việc chế tạo thấu kính dùng cho kính thiên văn khúc xạ lớn nhất thế giới. Một số vẫn còn hoạt động cho đến ngày nay.

Món hời lớn nhất của Clark anh xuất hiện vào năm 1880. Vị khách hàng là James Lick, một doanh nhân người San Francisco không có người thừa kế, quyết định lưu danh muôn thuở bằng cách tài trợ cho chiếc kính thiên văn lớn nhất thế giới. Sau khi Lick qua đời vào năm 1876, ngọn núi Hamilton ở gần Santa Cruz, California, được chọn làm địa điểm cho công trình kỉ niệm của Lick. Alvan Clark & Sons đã kí hợp đồng sản xuất thấu kính 36 inch cho chiếc kính thiên văn khổng lồ. Một công ti Pháp chế tạo các đĩa thủy tinh trống (họ phải thử 19 lần trong 3 năm). Việc nghiền và mài hoàn thành vào năm 1885. Mái vòm của kính thiên văn là tiên tiến vào thời của nó, với thiết kế bù cho sự dãn nở và co lại của kim loại thay đổi theo nhiệt độ. Sàn hình tròn của mái vòm nâng lên và hạ xuống đến gần 17 feet để bắt theo thị kính của ống kính dài 58 foot.

alt

Kính thiên văn Lick 36 inch.
Thân thể Lick được mai táng trong khối bê tông bên dưới chiếc kính.

Alvan Clark mất ở tuổi 83 vào năm 1887, cùng năm kính thiên văn khúc xạ 36 inch Lick được lắp đặt. Chất lượng tuyệt với của chiếc kính thiên văn 36 inch, cùng với điều kiện quan sát tuyệt với của ngọn núi Hamilton, đã giúp cho Đài quan sát Lick trở thành một trong những trung tâm thiên văn học hàng đầu thế giới. Lick cũng đã khởi động xu hướng xây dựng những chiếc kính thiên văn chủ yếu của người Mĩ bên dưới bầu trời miền tây tương đối quang đãng.

Gia đình Clark

Alvan Clark sinh ở Massachusetts và, sau khi làm việc chủ yếu cho một nhà chế tạo xe ngựa, đã bỏ ra vài năm khắc các hình trụ dùng để in hoa văn lên vải vóc. Năm 1844, người con trai trưởng của ông, George Bassett, thử chế tạo một chiếc kính thiên văn nhỏ. Việc này khuyến khích Alvan thử tay nghề của ông với kính thiên văn. Niềm hứng thú của ông rõ ràng là được cổ vũ bởi thị trường kính thiên văn đang tăng trưởng ở Mĩ. Người Mĩ có niềm say mê to lớn với thiên văn học, niềm say mê ấy được khích lệ bởi sự xuất hiện của một ngôi sao chổi đẹp ngoạn mục vào năm 1843.

Ngôi sao chổi lớn của năm 1843 nhìn từ xứ Kent, nước Anh

Alvan Clark tự học cách mài thấu kính và sớm tham gia cùng hai người con trai chế tạo những chiếc kính thiên văn khiêm tốn. Năm 1855, Alvan Clark & Sons, George và Alvan Graham, chế tạo trên một tá thấu kính có kích thước từ 4 đến 7 inch. Họ đã sử dụng thiết bị của mình phát hiện ra vài ngôi sao đôi mới. Năm 1860, các viên chức ở trường đại học Mississippi yêu cầu Clark chế tạo một chiếc kính thiên văn khúc xạ có khẩu độ 19,2 inch. Kích thước đó khiến nó là kính thiên văn lớn nhất của thế giới, và thu ánh sáng nhiều hơn 50% so với kính 15 inch của Harvard. Sau một số lưỡng lự, Clark và các con trai của ông đã đảm nhận công việc đó. Họ có kính thiên văn sẵn sàng giao hàng trong năm 1862, nhưng không thể nhận được tiền thù lao của mình. Lúc ấy, cuộc nội chiến đang ở cao điểm, và trường đại học Mississippi không thể nào nhận hàng được. Cuối cùng, năm 1866, thiết bị đó được gửi tới Đài quan sát Dearborn của đại học Chicago. Sau đó, năm 1889, nó được chuyển tới đại học Tây Bắc.

Alvan Clark & Sons đã vượt qua thành tựu này vào năm 1873, khi họ chế tạo thấu kính và lắp đặt cho một kính thiên văn 26 inch cho Đài quan sát Hải quân Mĩ với giá 50.000 đô la. Một thập niên sau đó, họ đã chế tạo được thấu kính 30 inch cho Đài quan sát Pulkovo của Nga. Công việc đạt tới đỉnh cao ở kính thiên văn khúc xạ lớn 36 inch Lich và 40 inch Yerkes.

Kính thiên văn khúc xạ 26 inch của Đài quan sát Hải quân Mĩ ở thủ đô Washington.

Yerkes “hạ gục” Đài quan sát Lick

Geore Ellery Hale có lẽ là nhà môi giới khoa học người Mĩ lớn nhất vào thời của ông. Ông đã gây cảm hứng, tổ chức và giúp tìm nguồn tài trợ cho ba đài quan sát quan trọng nhất trong lịch sử thiên văn học. Năm 1892, chàng trai trẻ 24 tuổi Hale là một phó giáo sư mới kết hôn tại trường đại học Chicago, một nhà khoa học trẻ nhiều tham vọng ở một học viện trẻ nhiều tham vọng. Tháng 10 năm đó, ông tháp tùng hiệu trưởng trường đại học Chicago William R. Harper tới thăm trụ sở của Charles T. Yerkes. Yerkes là một ông trùm ở Chicago, người trở nên giàu có nhờ kinh doanh dịch vụ xe khách và xe lửa. Công việc kinh doanh nhạt nhẽo của ông mang lại cho ông sự khinh bỉ từ nhiều cư dân Chicago. Vừa mới kết hôn cùng một cô gái trong dàn hợp xướng, Yerkes cảm thấy hài lòng với địa vị xã hội và tài sản của mình. Một cách để nâng cao chỗ đứng trong xã hội là đầu tư cho khoa học theo kiểu xa hoa. Hale và Harper rời trụ sở của Yerkes với sự ủy nhiệm xây dựng “kính thiên văn… lớn nhất và tốt nhất trên thế giới… và gửi hóa đơn cho tôi”. Các tờ báo địa phương đã chạy những dòng tít ví dụ như “Ông chủ công ti xe khách dùng kính thiên văn làm chìa khóa bước vào chính trường” và khoe khoang rằng kính thiên văn mới sẽ “hạ gục Lick”.

alt

George Ellary Hale

“Toàn bộ công trình nhất định sẽ tốn của ông Yerkes nửa triệu đô la. Ông là người sôi nổi và không do dự… Thật dễ chịu khi làm việc với một người như thế”.

William R. Harper, 1892

Hale tự đặt cho mình nhiệm vụ tổ chức cái sẽ trở thành Đài quan sát Yerkes. Ông biết rằng Alvan Clark & Sons có một thấu kính đã hoàn thành một phần, đường kính 40 inch, còn lại từ một dự án kính thiên văn khác chưa bao giờ được cụ thể hóa. Vài ngày sau chuyến viếng thăm Yerkes, Alvan Graham Clark đến Chicago và đồng ý hoàn thiện thấu kính 40 inch cho đài quan sát mới. Công ti thiết bị có tiếng Warner and Swasey sẽ thực hiện lắp đặt kính.

Alvan Clark & Sons hoàn thành thấu kính (thật ra là một cặp tiêu sắc, một thấu kính thủy tinh crown và một thấu kính thủy tinh flint) vào tháng 10 năm 1895. Nó nặng 500 pound và có tiêu cự 62 feet. Năm 1897, thấu kính được chở tới vịnh Williams, Wisconsin, địa điểm được chọn của đài quan sát mới. Kính thiên văn đó có các bộ phận chuyển động của nó và các đối trọng nặng trên 20 tấn, được định vị cân bằng tốt nên các động cơ nhỏ có thể dễ dàng di chuyển nó để hướng tới bất kì phần nào của bầu trời. Giống như tại Lick, các nhà thiên văn có thể nâng lên hay hạ xuống toàn bộ sàn nền của đài quan sát để chạm tới thị kính. Các nhà thiên văn sử dụng chiếc kính thiên văn mới này cảm thấy hài lòng với chất lượng của nó.

Hale dự định dành Đài quan sát Yerkes cho một ngành hoàn toàn mới của thiên văn học, đó là thiên văn học vật lí. Thoát ra khỏi lề thói của các nhà thiên văn học cổ điển, những người chủ yếu dành trọn đời mình cho vị trí và sự chuyển động của các sao và hành tinh, Hale quyết định tiến tới nghiên cứu không chỉ cách các thiên thể chuyển động như thế nào, mà còn tìm hiểu xem thật ra chúng là gì.

Kính thiên văn 40 inch Yerkes

alt

Tham vọng của Hale được phản ánh trong kiến trúc của Đài quan sát Yerkes. Chiếc kính thiên văn 40 inch khổng lồ không chỉ nằm ngay chính giữa đài quan sát, mà còn nằm trong một mái vòm đằng sau một cánh lớn. Phần nhiều không gian sàn của đài quan sát là không gian phòng thí nghiệm. Khu vực này dành cho chụp ảnh và phân tích quang phổ, hai lĩnh vực vật lí mới sẽ dần dần thống trị nghiên cứu của các nhà thiên văn trong thế kỉ 20.

alt