Sóng hấp dẫn thắng giải Nobel Vật lý 2017

Giáo sư Rainer Weiss - người vừa đồng đoạt giải Nobel Vật lý 2017 - Ảnh: REUTERS
Sóng hấp dẫn thắng giải Nobel Vật lý 2017


03/10/2017 16:20 GMT+7
Tương tự như giải thưởng ở mảng Y học công bố hôm qua chia cho ba người, giải Vật lý cũng về tay 3 nhà khoa học Rainer Weiss, Barry C. Barish và Kip S. Thorne.

Dù không ít người đã đánh giá cao về tầm quan trọng của công trình nghiên cứu về sóng hấp dẫn nhưng cũng lo ngại nghiên cứu quá mới không thuyết phục được ủy ban chấm giải nhưng kết quả vừa công bố cho thấy điều ngược lại.

Ba nhà khoa học Rainer Weiss, Barry C. Barish và Kip S. Thorne đã chiến thắng.

"Cách đây rất lâu, sâu thẳm trong vũ trụ… một vụ va chạm giữa hai hố đen đã tạo ra sóng hấp dẫn", đại diện Ủy ban Nobel Vật lý mở đầu phần giải thích.

Khoảng đó xa đến nỗi, phải mất đến tận 1,3 tỉ năm ánh sáng, chính xác hơn là ngày 14-9-2015, nó mới đến được Trái đất và được ghi nhận bởi Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO).

Trên thực tế, kể từ khi thông tin này được công bố, nó đã thu hút được rất nhiều sự chú ý. Một lần nữa, phải mất hàng chục năm, nhân loại mới hiểu được những bí ẩn cuối cùng trong thuyết tương đối của bác học Albert Einstein.

Việc phát hiện ra sóng hấp dẫn đã mở ra bước ngoặt lớn cho công cuộc chinh phục vũ trụ của loài người”

Thông báo của Ủy ban Nobel Vật lý


Tiến sĩ Rainer Weiss, giáo sư Vật lý trường MIT (trái) và tiếp sĩ Kip Thorne của trường Caltech là hai trong ba người vừa chia giải Nobel Vật lý 2017 - Ảnh: REUTERS

Việc loài người phát hiện sóng hấp dẫn được so sánh với cảnh người điếc đột nhiên nghe thấy âm thanh.

"Khám phá này giống như việc Galileo lần đầu tiên hướng kính thiên văn lên bầu trời - giáo sư vật lý thiên văn Vassiliki Kalogera thuộc ĐH Northwestern (Mỹ), thành viên dự án LIGO, khẳng định - Bạn dỏng tai lắng nghe những tín hiệu mới từ vũ trụ mà các công nghệ trước đây của chúng ta không thể bắt và nghiên cứu được".

"Điều kỳ diệu nhất là âm thanh đó đã di chuyển và tồn tại trong suốt 1,3 tỉ năm kể từ khi hai hố đen đó va chạm lẫn nhau. Ở cái thời đó, làm gì có con người tồn tại, nhưng đến giờ chúng ta đã bắt được tín hiệu đó". Nói như một nhà khoa học nào đó, những tín hiệu mà LIGO bắt được, như "tiếng vọng từ Sáng thế". Một đại diện Ủy ban Nobel Vật lý trao đổi với báo chí sau phần công bố người chiến thắng.

Phát hiện của họ đã làm đảo lộn cả thế giới"

Ông Göran Hansson - Tổng thư ký Viện khoa học Thụy Điển


Tiến sĩ Thorne giải thích về phát hiện của nhóm nghiên cứu của mình tại sự kiện ở Washington (Mỹ) vào tháng 2-2016 - Ảnh: REUTERS

LIGO là gì?

LIGO là một thiết bị khổng lồ vô cùng tinh xảo. Máy dò sóng hấp dẫn LIGO là hai đường ống dài khoảng 4km, nối với nhau hình chữ L. Ống được hút chân không cực cao, chỉ còn 1 phần ngàn tỉ áp suất không khí bình thường.

Trong mỗi ống có một chùm tia laser được chiếu liên tục. Hai chùm tia gặp nhau ở góc chữ L.

Các sóng laser được tính toán sao cho chúng triệt tiêu nhau và tạo nên giao thoa. Do hiện tượng phân cực, hai ống vuông góc với nhau nên chỉ có một ống sẽ bị sóng hấp dẫn đập vào.

Khi sóng hấp dẫn đập vào một trong hai ống, chiều dài ống sẽ bị co giãn khác với ống kia, gây ra nhiễu loạn phá vỡ cân bằng của hai chùm laser, và làm mất các vân giao thoa.

Độ co giãn của một ống dài 4km do ảnh hưởng của sóng hấp dẫn lại rất bé, chỉ cỡ 1/10.000 bề rộng của một hạt proton.

Nếu phóng đại chiều dài của ống từ 4km lên tới khoảng cách từ Trái đất đến ngôi sao gần nhất bên ngoài hệ Mặt trời thì độ co giãn này sẽ có bề dày một sợi tóc.

Độ co giãn nhỏ như vậy nên LIGO cần các gương phản chiếu laser trong giao thoa kế cực kỳ tinh xảo. Gương được mài nhẵn tới độ phẳng 1/30 tỉ inch và được điều khiển bằng 6 nam châm điện chỉ bé bằng con kiến.

Toàn bộ đường ống của LIGO được đặt trên các trụ cách ly địa chấn bằng thép và lò xo đặc biệt, đứng trên các sàn bêtông dày 76cm, các sàn này không được tựa vào bất cứ bờ tường nào.

Theo tính toán, để phát hiện sự va chạm của hai hố đen cách Trái đất 300 triệu năm ánh sáng, LIGO có thể phải chờ đợi từ 1-1.000 năm.

Cuối cùng, Advanced LIGO phát hiện sự va chạm của hai hố đen cách Trái đất 1,3 tỉ năm chỉ vài tháng sau khi được sửa chữa, nâng cấp.

Tín hiệu của sóng hấp dẫn ấy ở LIGO thể hiện dưới dạng âm thanh nghe thấy được. Một tiếng kêu rất khẽ của con sóng vũ trụ.


Chân dung ba nhà khoa học đồng đoạt giải Nobel Vật lý 2017, từ trái sang là Rainer Weiss, Barry C. Barish và Kip S. Thorne - Ảnh: REUTERS

Kết quả công bố giải thưởng Nobel Y học đã khiến mọi người không ít ngỡ ngàng khi các dự đoán thiên về những công trình nghiên cứu về chữa trị ung thư hoặc chống lại bệnh viêm gan siêu vi C.

Chiều nay (giờ VN) giải thưởng Nobel Vật lý 2017 sẽ được công bố với những đồn đoán về việc phát hiện các sóng hấp dẫn chứng minh cho phỏng đoán của bác học thiên tài Albert Einstein trong lý thuyết về lực hấp dẫn của ông.

Tuy nhiên các chuyên gia cũng cho rằng do việc phát hiện sóng này là khá mới (từ tháng 9-2015) nên có thể sẽ bị Ủy ban Nobel đánh giá là còn quá sớm để chứng minh hiệu quả của nó cho cuộc sống.

Theo nhật báo Dagens Nyheter của Thụy Điển, ban giám khảo Nobel Vật lý có thể chọn tưởng thưởng cho công trình phát hiện các hành tinh ngoài hệ mặt trời của hai nhà vật lý thiên văn người Thụy Sĩ là Michel Mayor và Didier Queloz.


Thư ký của Ủy ban Nobel Y học công bố tên người chiến thắng tại Stockholm vào trưa ngày 2-10 - Ảnh: REUTERS

Cách đây đúng một năm, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển tại Stockholm đã chọn lựa người thắng giải Nobel Vật lý 2016 là ba nhà khoa học người Anh David Thouless, Duncan Haldane và Michael Kosterlitz vì những phát hiện lý thuyết về sự chuyển pha tôpô học và các pha tôpô của vật chất.

Cả ba nhà khoa học thắng giải năm ngoái đều đang làm việc tại Mỹ.

Giải Nobel tôn vinh khoa học, tính nhân văn và sự hợp tác quốc tế. Vào thời điểm như lúc này khi mà những hiểu biết và các sự việc đang bị đặt nghi vấn, thì những giá trị đó càng quí giá hơn bao giờ hết” Carl-Henrik Heldin, Chủ tịch Quĩ Nobel Giải Nobel Vật lý và Hóa học do Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đề cử và quyết định. Viện Hàn lâm Thụy Điển phụ trách giải Nobel Văn học.

Tính đến thời điểm hiện tại, trong tổng cộng 914 chủ nhân (cá nhân hoặc tổ chức) của giải Nobel, có 48 phụ nữ. Trong số này, nhà khoa học người Pháp, bà Marie Curie được tôn vinh tới 2 lần, với giải thưởng Vật lý năm 1903 và giải Hóa học năm 1911.

Giải thưởng Nobel xuất phát từ sơ suất của một tòa báo Pháp. Năm 1888, tờ báo này đã đăng nhầm cáo phó của Alfred Nobel, trong khi người qua đời thực sự là anh trai ông - Alfred Ludvig Nobel.

Tờ báo gán cho Nobel cái tên "kẻ buôn bán tử thần" do ông đã phát minh ra thuốc nổ. Bàng hoàng trước nhận định ấy, Nobel đã đưa ra quyết định khiến cả thế giới kinh ngạc, đó là dành 94% tài sản của mình để tặng thưởng cho những thành tựu đem lại lợi ích cho nhân loại.

---

Lời giải thích dễ hiểu về sóng hấp dẫn - phát hiện lịch sử của nhân loại

Tại sao Newton không hề biết về sóng hấp dẫn? Lí do nào khiến chúng ta cần 100 năm để xác nhận sự tồn tại của nó?

Không khó để chúng ta cảm nhận được một làn sóng hứng khởi tới từ cộng đồng khoa học trong những ngày này. "Lời tiên tri" của nhà vật lý đại tài Albert Einstein đã chính thức được xác nhận sau đúng 100 năm. Sự kiện Đài quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser (LIGO) quan sát trực tiếp được sóng hấp dẫn sẽ mở ra một chương hoàn toàn mới cho khoa học nói chung và thiên văn học nói riêng.

Đây cũng chính là lúc chúng ta nhìn lại chặng đường đi tìm bằng chứng cho nút thắt quan trọng nhất của vật lý hiện đại. Thuyết Tương đối rộng và dự đoán về sóng hấp dẫn năm 1916 của Einstein đã tạo nên bước chuyển mình quan trọng như thế nào trong vật lý?

Tại sao Newton không hề biết về sóng hấp dẫn? Mất 200 năm để những lý thuyết vật lý cổ điển tỏ ra sơ hở, lí do nào khiến chúng ta cần thêm 100 năm nữa để xác nhận sóng hấp dẫn? Rồi cuối cùng điều này sẽ đưa vật lý đi về đâu? Dưới đây là một phần câu chuyện về điều đó.


Sóng hấp dẫn đã chính thức được phát hiện trực tiếp

Để có "lời tiên tri", Einstein cần một lý thuyết

Khi đặt mình ở vị trí của một người khổng lồ để quan sát toàn cảnh vũ trụ, các nhà khoa học sẽ tự hỏi nó được lấp đầy bởi gì? Ngoài những hành tinh bé nhỏ cho đến những ngôi sao và thiên hà, thứ rộng lớn nhất còn lại là khoảng không.

Nhưng khoảng không có đơn thuần là khoảng không? Trong thời đại huy hoàng của vật lý cổ điển, Isaac Newton hình dung không gian chỉ là một “nền tảng” thụ động, tuyệt đối, vĩnh cửu và bất biến. Mọi sự kiện diễn ra trong không gian không hề ảnh hưởng tới nó. Ngược lại, không gian cũng không tác động lại bất kỳ sự kiện nào.

Hãy tưởng tượng, bạn có một mặt bàn phẳng bằng gỗ, phía trên nó đặt các viên bi đang di chuyển. Quan sát bằng mắt thường, bạn sẽ thấy những viên bi không làm biến dạng mặt bàn và mặt bàn phẳng không làm chệch hướng di chuyển của những viên bi.

Ở đây, mặt bàn gỗ đóng vai trò là không gian, những viên bi có thể là một thiên hà, một ngôi sao, một lỗ đen hay một hành tinh. Đó là cách không gian vũ trụ hoạt động dưới thời đại Newton.


Những viên bi trên mặt bàn gỗ là cách vũ trụ hoạt động với lý thuyết của Newton

Bằng cách nhìn nhận như vậy, Newton có thể giải thích được mọi hiện tượng vật lý, từ cách quả táo rơi xuống đất cho đến Trái Đất quay quanh Mặt Trời. Ông cũng có thể xây dựng được một công thức tính chính xác đến kinh ngạc lực hấp dẫn của hai vật thể trong vũ trụ, ví dụ như Trái Đất và Mặt Trăng.

Lý thuyết của Newton tồn tại 200 năm, cho đến khi Albert Einstein trình bày một giải thích khác cho lực hấp dẫn. Trong Thuyết tương đối rộng năm 1916, ông nói những tác động hấp dẫn có được là do không-thời gian (thời gian và không gian được Einstein gộp chung lại thành không-thời gian trong thuyết Tương đối hẹp năm 1905) bị uốn cong thay vì nó là một lực.

Điều đó có nghĩa là gì? Mặt bàn gỗ của Newton đã biến thành một tấm vải đàn hồi căng lên ở 4 góc. Khi bạn đặt những viên bi lên trên đó, khối lượng của chúng sẽ uốn cong mặt phẳng tấm vải. Điều này lại ảnh hưởng đến đường di chuyển của các viên bi. Cuối cùng, một mô hình mới về không-thời gian và tương tác hấp dẫn được hình thành.

Thí nghiệm mô tả không-thời gian theo Thuyết Tương đối rộng


Đã đến lúc cho lời tiên đoán
Thuyết Tương đối của Einstein đã hoạt động một cách quá hiệu quả trong việc giải thích các hiện tượng trong vũ trụ. Nó có thể thay thế hoàn toàn lý thuyết của Newton, thậm chí còn làm được nhiều điều hơn thế. Nhiều bài toán về vũ trụ không có đáp án dưới thời đại của Newton đã được giải quyết dễ dàng với Thuyết Tương đối rộng.

Trong khoa học, khi một lý thuyết đã đạt tới sức mạnh này, nó được dùng để tiên đoán những bí ẩn mà con người chưa biết đến. Sóng hấp dẫn là một trong số những bí ẩn đó.


Những ghi chép của Einstein về sóng hấp dẫn năm 1916

Như đã trình bày, Thuyết Tương đối rộng đề xuất sự biến dạng của không-thời gian, thứ Newton đã không thể nào hình dung ra nổi. Sự uốn cong không thời gian gây ra bởi một vật có khối lượng. Khối lượng càng lớn, biến dạng nó gây nên càng mạnh.

Hãy tưởng tượng không-thời gian là một mặt hồ phẳng lặng. Đặt lên đó một chiếc thuyền có khối lượng, nó đóng vai trò là một lỗ đen hoặc sao neutron. Mặt hồ bị biến dạng.


Một đối tượng di chuyển trong không-thời gian sẽ tạo ra sóng hấp dẫn

Nhưng điều gì xảy ra khi chiếc thuyền bắt đầu di chuyển? Nó sẽ tạo ra sóng, chắc chắn. Vậy là khi một đối tượng di chuyển trong không-thời gian, nó phải tạo ra sóng hấp dẫn - những gợn biến dạng lăn tăn của không-thời gian.

Đó chính là tiên đoán của Einstein vào năm 1916 dựa trên Thuyết Tương đối rộng, mở đầu cho một thế kỷ tìm kiếm “chiếc chìa khóa” quan trọng của vũ trụ mang tên sóng hấp dẫn.

Cuộc tìm kiếm kéo dài 100 năm

Bởi sự hạn chế của công nghệ cùng với nhiều biến động trong lịch sử nhân loại, các nhà khoa học đã phải đợi gần 60 năm để có được dấu mốc tiền đề, gián tiếp chứng minh sự tồn tại của sóng hấp dẫn.

Năm 1974, hai nhà thiên văn Russell Hulse và Taylor Joseph, trong khi quan sát vào một vùng không gian sâu, đã phát hiện một cặp đôi sao neutron. Điều này giống như họ may mắn tìm thấy ra hai chiếc thuyền lớn hiếm hoi đang di chuyển trên mặt hồ không-thời gian.

Họ ngay lập tức sử dụng cơ hội này để kiểm tra Thuyết Tương đối rộng của Einstein cùng với sự tồn tại của sóng hấp dẫn. Công việc diễn ra suốt nửa thập kỷ. Cho đến năm 1979, các kết quả đo đạc được công bố cho thấy hai ngôi sao đang mất dần năng lượng để chuẩn bị va chạm vào nhau trong 300 triệu năm.

Hulse và Taylor chứng minh đây chính là hệ quả của việc hai ngôi sao di chuyển gây ra sóng hấp dẫn. Điều này hoàn toàn trùng khớp với dự đoán trong lý thuyết của Einstein. Giải Nobel năm 1993 đã được trao cho hai nhà khoa học, mặc dù họ không trực tiếp phát hiện sóng hấp dẫn.


Mô tả sóng hấp dẫn của một cặp sao đôi

Trở lại năm 1992, ba nhà vật lý Kip Thorne và Ronald Drever đến từ Viện công nghệ California cùng Rainer Weiss đến từ MIT nhận ra rằng công cuộc tìm kiếm sóng hấp dẫn của nhân loại sẽ là một chặng đường dài và sẽ cần một dự án cực lớn. Họ cùng nhau thành lập nên Đài quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser (LIGO).

Dự án của LIGO quy tụ 900 nhà khoa học đến từ 15 quốc gia trên thế giới. Các cơ sở thí nghiệm hiện đại nhất của nó được đặt tại Hoa Kỳ với sự đầu tư cả tỷ USD đến từ Quỹ Khoa học quốc gia (NSF).

Mặc dù vậy, suốt khoảng thời gian từ khi bắt đầu đi vào hoạt động năm 2002 cho đến năm 2010, hầu như LIGO không đạt được bất kỳ một phát hiện quan trọng nào. Nó được đưa vào giai đoạn nâng cấp sau đó vài năm để tăng độ nhạy của thiết bị lên gấp 4 lần.


Hai nhà vật lý học Rainer Weiss đến từ MIT (trái) và Kip Thorne đến từ Viện Công nghệ California (phải)

Trong thời gian này, năm 2014, các nhà khoa học tại Đài thiên văn BICEP 2 tại Nam Cực bất ngờ công bố một công trình cho thấy họ phát hiện sóng hấp dẫn từ vụ nổ Big Bang. Tưởng chừng như LIGO đã bị vượt mặt trên đường chạy của mình, các dữ liệu của BICEP 2 không lâu sau đó được chứng minh là không chính xác.

Tháng 2 năm 2015, hai trạm quan trắc của LIGO tại Louisiana và Washington được đưa vào chạy thử nghiệm trở lại sau quá trình nâng cấp. Họ thu nhận những dao động đến từ sự kiện hai hố đen sáp nhập trong khoảng thời gian 1,3 tỷ năm về trước.


Các cơ sở nghiên cứu của LIGO trên toàn thế giới

Các dữ liệu không lâu sau đó được phân tích vào ngày 14 tháng 9 năm 2015 bởi Marco Drago, một nghiên cứu sinh người Ý đã khiến anh trở thành người đầu tiên phát hiện ra sóng hấp dẫn.

Marco Drago khi đó đã ngay lập tức thông báo tới các chuyên gia trong dự án LIGO. Cùng với đó là nhiều tin đồn rò rỉ trong giới nghiên cứu vật lý và thiên văn học rằng cuối cùng sóng hấp dẫn cũng được tìm ra.

Các nhà khoa học tại LIGO quyết định giữ bí mật thông tin để kiểm tra lại nhiều lần thí nghiệm của họ. Cuối cùng, dấu mốc lịch sử được chốt lại trong cuộc họp báo ngày 11 tháng 2 năm 2016 tại Hoa Kỳ.

"Thưa quý vị, chúng tôi đã phát hiện trực tiếp sóng hấp dẫn. Chúng tôi thực sự đã làm được”, David Reitze, Giám đốc điều hành Phòng thí nghiệm LIGO tại Viện công nghệ California tuyên bố.

Tại sao phát hiện trực tiếp sóng hấp dẫn lại khó khăn đến vậy?

Ngay từ những lời tiên đoán ban đầu, chính Einstein cũng nghi ngờ rằng nhân loại liệu có đủ khả năng để phát hiện ra sóng hấp dẫn. Lí do đến từ việc những gợn sóng sẽ có kích thước cực nhỏ.

Trong vũ trụ, chỉ có những hiện tượng “cực đoan” siêu lớn mới có khả năng tạo ra sóng hấp dẫn đủ mạnh để chúng ta quan sát từ Trái Đất. Chúng có thể là hai sao neutron va chạm, sự sáp nhập hai hố đen hoặc là vụ nổ thảm khốc của một sao khổng lồ. Mặc dù vậy, những gợn sóng đến từ hai hố đen sáp nhập có quy mô 1 triệu km sẽ chỉ có thể ghi nhận ở kích thước 1 nguyên tử trên Trái Đất.

“Tương tác hấp dẫn là một lực cực kì yếu”, Bartos, một thành viên của LIGO giải thích. “Tuy nhiên, có một điều mà chúng tôi có thể mong đợi. Các tín hiệu phân rã chậm hơn nhiều so với ánh sáng. Sóng hấp dẫn mờ dần trên khoảng cách xa, tuy nhiên, quá trình này không quá nhanh chóng”.


Một trung tâm thí nghiệm của LIGO

Để ghi nhận những đợt sóng cực yếu, LIGO sử dụng hai máy dò cực lớn sử dụng laser trong những đường ống dài 4 km. Điều này được nhà vật lý Szabi Marka đến từ Đại học Columbia, cộng tác viên trong dự án so sánh như một đôi tai khổng lồ chỉ để “nghe” những gợn sóng cực nhỏ.

Mặc dù vậy, thiết bị của LIGO đủ nhạy để phát hiện ra những rối loạn nhỏ của không-thời gian. “Chúng nhỏ hơn nhiều so với kích thước của những nguyên tử làm nên chính máy dò”, Marka cho biết.

Để tưởng tượng về độ nhạy cảm cần thiết, tiến sĩ Comics, một thành viên khác của LIGO cho biết nó giống như phát hiện “một cây gậy dài 1 tỷ tỷ km thu nhỏ xuống còn 5 mm”.


Các nhà nghiên cứu tại LIGO thao tác với thiết bị thí nghiệm

Trong một hình dung khác, phát hiện sóng hấp dẫn của LIGO giống như tìm thấy thiên hà Milky Way với chiều rộng 100.000 năm ánh sáng đã bị thu hẹp xuống độ dài của một cục tẩy bút chì.

Các thiết bị của LIGO cũng cần phải tránh những rung động nhiễu. Ngay cả xe chạy trên đường cũng có thể gây ảnh hưởng tới kết quả đo. Nó có thể bị nghi ngờ ngay cả khi LIGO sở hữu những hệ thống chống rung tốt nhất thế giới.

Như vậy, không khó hiểu khi phải mất tới 100 năm trên những chặng đường dài để tìm ra sự hiện diện của sóng hấp dẫn trên Trái Đất.


Bên ngoài đường ống thí nghiệm của LIGO

Thành quả ngọt ngào

Vượt qua rất nhiều khó khăn trên chặng đường 1 thế kỷ, đây là lúc nói về những thành quả ngọt ngào. Sóng hấp dẫn được phát hiện sẽ trở thành một công cụ tuyệt vời để nghiên cứu vũ trụ.

Hãy nhìn lại những công cụ chúng ta có ngày nay: ánh sáng, sóng radio, tia hồng ngoại, tia X và gamma. Chúng đều chỉ là sóng điện từ và chịu rất nhiều tác động khi di chuyển trong vũ trụ.

Chỉ một phần nhỏ bức tranh vũ trụ được hé lộ nếu chúng ta tiếp tục sử dụng sóng điện từ. Điển hình, các lỗ đen sẽ chôn vùi cả ánh sáng sau chân trời sự kiện của nó. Tuy nhiên, các nhà khoa học có thể thu được sóng hấp dẫn để tìm hiểu một lỗ đen. Nó không vấp phải quá nhiều trở ngại khi di chuyển trong không gian mà lại mang theo một lượng thông tin phong phú.

LIGO phát hiện sóng hấp dẫn như thế nào?


Bên cạnh đó, một ứng dụng tuyệt vời của sóng hấp dẫn là nghiên cứu các vụ nổ siêu tân tinh. “Sóng hấp dẫn sẽ đến Trái Đất sớm hơn bất kỳ loại ánh sáng nào”, Bartos nói. “Khi lõi của một ngôi sao lớn bắt đầu sụp đổ, siêu tân tinh hình thành một lỗ đen. Nhưng phía ngoài bề mặt của nó không cho biết lõi bên trong đã sụp đổ”.

Đây là lí do chúng ta có thể sử dụng sóng hấp dẫn để phát hiện sự kiện này nhanh hơn các kính viễn vọng hàng giờ đồng hồ. Công cụ mới cũng có thể khiến chúng ta quan sát khu vực quan trọng nhất trong một vụ sụp đổ: lõi của các ngôi sao, nơi một hố đen được sinh ra. Trong khi đó, kính viễn vọng hiện đại nhất của nhân loại cũng chỉ dừng lại ở những quan sát bề mặt.


Những vụ nố siêu tân tinh sẽ trở nên rõ ràng hơn nếu sử dụng sóng hấp dẫn để quan sát

Một vụ nổ siêu tân tinh chỉ diễn ra vài lần mỗi 100 năm trong thiên hà Milky Way. Trong thời gian đó, sóng hấp dẫn có thể được sử dụng để quan sát thêm các hiện tượng thường xuyên hơn như sáp nhập lỗ đen hay hai sao neutron va chạm. Đây là những “viên gạch” rất quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về thiên hà.

Quan sát sóng hấp dẫn còn mở ra hi vọng thăm dò tận sâu vào bên trong các ngôi sao, lý giải sự bí ẩn trong hoạt động của hố đen và những bức xạ phát ra từ sự kiện khởi đầu vũ trụ.

Tựu chung lại, sóng hấp dẫn là yếu tố nắm giữ chìa khóa cho một loạt câu hỏi về sự hoạt động của vũ trụ. “Nếu nhìn thấy sóng hấp dẫn, bạn có thể nhìn ngược về 1 phần tỷ giây đầu của vụ nổ Big Bang. Loài người không còn cách nào khác nếu muốn khám phá nguồn gốc của vũ trụ”, Tuck Stebbins, trưởng phòng thí nghiệm Vật lý học thiên thể tại Trung tâm Không gian Goddard thuộc NASA cho biết.

Kết luận

Ngày hôm qua chắc chắn là một ngày tuyệt vời đối với bất kể một nhà vật lý nào. "Phát hiện và đo đạc sóng hấp dẫn là chiếc Chén thánh trong lý thuyết tương đối rộng của Einstein" Giáo sư Bob Bingham đến từ Hội đồng Khoa học và Công nghệ tại Harwell Campus, Anh cho biết.

Trong khi đó, Abhay Ashtekar, giám đốc Viện Lực hấp dẫn và Vũ trụ thuộc Đại học Penn State, Hoa Kỳ, phát biểu trên tờ Reuters: “Phát hiện sóng hấp dẫn sẽ mở ra một ô cửa sổ mới để quan sát vũ trụ”. Nhà vật lý lý thuyết Stephen Hawking thì gọi đây là một khám phá “sánh ngang với việc phát hiện ra hạt Higgs Boson”. Ông chúc mừng đội ngũ các nhà khoa học tại LIGO vì cột mốc tuyệt vời này.


Những nhà khoa học đứng đầu dự án LIGO

Đứng ở một góc độ khác, các nhà khoa học tại LIGO biết rằng họ còn rất nhiều việc phải làm để biến những mơ mộng hôm nay thành hiên thực. “Ngay bây giờ, các công cụ sử dụng sóng hấp dẫn để quan sát vũ trụ mới chỉ được xây dựng trên mô hình máy tính”, Bartos cho biết.

Tuy nhiên, ông cũng nói thêm về những dự định trong tương lai: “LIGO sẽ trải qua một quá trình nâng cấp mới để tiếp tục tăng độ nhạy đến 3 lần trong vòng 3 năm tới”. Một máy dò thứ 3 cũng đang được đội ngũ lên kế hoạch xây dựng ngay trong năm nay. Tất cả sẽ sẵn sàng cho những khám phá mới.

Tham khảo Techinsider, Wikipedia, Iflscience

---

Xem thêm
Phát hiện ra sóng hấp dẫn


Thế nào là sóng hấp dẫn


Phát hiện sóng hấp dẫn mà Albert Einstein tiên đoán 100 năm trước


Tìm ra sóng hấp dẫn: Bước đột phá vĩ đại của khoa học vật lý và thiên văn