- THÁM HIỂM VŨ TRỤ. - Hàng ngàn sao sáng trong Ngân Hà có thể thấy được bằng mắt thường. - Hàng tỷ sao khác và những thiên hà trong vũ trụ còn lại không thấy được nếu không sử dụng kính thiên văn lớn. - Những vật thể vũ trụ không chỉ phát ra ánh sáng mà còn bức xạ khắp cả phổ điện từ.. - Những đặc trưng của bức xạ vũ trụ phụ thuộc vào những điều kiện vật lý, tức là nhiệt độ, mật độ vật chất và từ trường. - Vì hầu hết bức xạ điện từ đến từ không gian bên ngoài hoặc là hấp thụ hoặc bị phản xạ bởi khí quyển Trái đất, chỉ có hai cửa phổ hẹp, ấy là hồng ngoại giữa gần khả kiến và băng tần vô tuyến là hầu như bức xạ vũ trụ rõ ràng. - Ngoài những cửa này, việc quan sát phải được thực hiện bằng kính thiên văn không gian.. - Vũ trụ là phòng thí nghiệm mênh mông, trong đó những điều kiện vật lý khác nhau tồn tại, cho phép tất cả các loại hiện tượng diễn ra nơi đó, ngay cả chúng không thể tạo ra trong những phòng thí nghiệm trên Trái đất. - Một trong những ngành chủ yếu của vật lý học thiên thể là vũ trụ học, ngành khảo sát nguồn gốc và sự tiến hoá vũ trụ, cũng như bản chất của vật chất và năng lượng. - Việc tìm hiểu những hành tinh ngoài hệ mặt trời và sự sống khả dĩ trong vũ trụ cũng là trách nhiệm.. - Những kính thiên văn lớn với kính ảnh có độ nhạy cao và phổ kế có độ phân giải cao hoạt động ở những bước sóng phủ cả phổ điện từ cần phải có cho những mục đích này.. - VŨ TRỤ HỌC. - Hubble đã khám phá vũ trụ đang giãn nở được chỉ ra bởi sự chuyển động của những thiên hà ra xa nhau. - Có hai quan điểm vũ trụ chính tranh chấp nhau. - Trong mô hình trạng thái ổn định, việc tạo lập mức độ vật chất trong vũ trụ cân bằng với sự giảm bớt mật độ của nó do sự giãn nở, vậy là toàn bộ vũ trụ vẫn không đổi. - Mặt khác, mô hình Big Bang biện hộ rằng vũ trụ đã được tạo lập một cách tự phát khoảng 14 tỷ năm về trước từ một trạng thái mật độ và nhiệt độ cao vô hạn. - Sau đó, vũ trụ giãn nở một cách liên tục và lạnh đi.. - Thuyết Big Bang, tuy chưa hoàn thiện, chịu đựng kháng cự tốt khi đối đầu bằng sự quan sát, và do đó, nó được tán thành bởi số đông các nhà vật lý thiên văn. - Khởi đầu, vũ trụ cực kỳ nóng và vật chất đã bị ion hoá. - Ở nhiệt độ này, electron bắt đầu tái liên kết với các ion sinh ra các nguyên tử trung hoà, dẫn đến vũ trụ trở nên rõ ràng.. - Diện mạo và sự tiến hoá vũ trụ đã được thành lập bởi các phương trình Einstein trong thuyết tương đối rộng bao hàm vật chất và năng lượng. - Mô hình nổi tiếng nhất là mô hình Friedmann thừa nhận vũ trụ là đồng nhất và đẳng hướng trên phạm vi rộng. - Vũ trụ khởi phát là một điểm kỳ dị được đồng nhất với vụ nổ Big Bang, sau đó bành trướng và thậm chí sụp đổ dưới lực hút hấp dẫn của vật chất. - Mô hình này đưa ra phù hợp với sự phát hiện bức xạ vũ trụ vi ba nền (CMB) choán khắp bầu trời. - Bức xạ hoá thạch này còn sót lại của vụ nổ Big Bang được phát hiện bởi các nhà thiên văn vô tuyến vào năm 1965.. - Những sự bất đồng nhất trong vũ trụ ban sơ là nhân tố của những đám thiên hà mà chúng ta thấy ngày nay.. - Mô hình Big Bang nóng đã được cải tiến để giải thích chi tiết trên diện rộng cấu trúc vũ trụ. - Thay vì đang giãn nở một cách đồng đều, vũ trụ sơ khai đã trải qua một cách ngắn ngủi sau vụ nổ Big Bang, một thời kỳ gia tốc bất ngờ xuyên suốt làm kích thước vũ trụ tăng lên một cách chóng vánh. - Sự hiện hữu của sự kiện này, gọi là “lạm phát”, được đề nghị giải thích trên diện rộng một cách đồng bộ về CMB và sự dẹt của vũ trụ khi quan sát. - Cấu trúc thành cục của vũ trụ trên diện hẹp kết hợp với những thăng giáng lượng tử làm khuếch đại trong suốt thời kỳ lạm phát và cuối cùng sụp đổ để tạo thành những thiên hà.. - Kích thước của dây vũ trụ là nhỏ so với những thang đặc trưng cần có trong những thực nghiệm tiêu chuẩn. - Lý thuyết dây sẽ dẫn đến thuyết lượng tử hấp dẫn, có thể hình thành việc nghiên cứu vũ trụ ở chặng đầu gần với vụ nổ Big Bang, khi mật độ và sự cong của vũ trụ rộng vô hạn. - Những kết quả này gợi lên rằng những sao mới được quan sát là thực sự xa hơn dự đoán và sự giãn nở vũ trụ đang gia tăng. - Về lý thuyết, sự gia tốc do một thông số, gọi là “hằng số vũ trụ. - tương ứng với một lực đẩy ban đầu được đề cập bởi Einstein trong phương trình của ông để cân bằng lực hút hấp dẫn với mục đích đạt được một sự giải quyết cho một vũ trụ tĩnh tại. - Về vật lý, nó được kết hợp với một loại năng lượng – năng lượng tối, làm gia tốc sự giãn nở vũ trụ. - Hơn nữa, những việc quan sát CMB và những sao mới chỉ ra rằng vũ trụ bao gồm 70% năng lượng tối, 30% vật chất, hầu hết vật chất tối không nhìn thấy được. - Dữ kiện này đúng với một vũ trụ dẹt được chi phối bởi năng lượng tối và vài chừng mực bởi vật chất tối. - Những giá trị này rất thấp so với những cái khác mà chúng ta biết trong môi trường Trái đất. - như bức xạ. - Từ 4 thập niên nay, hơn 100 phân tử, trong số chúng nhiều phân tử hữu cơ, đã được phát hiện trong dãi Ngân Hà. - Đặc biệt quan tâm là sự phát hiện axit và amin như HCOOH và CH 3 NH 2 , là những mảnh vỡ của phân tử glycine NH 2 CH 2 COOH. - Từ 3 thập niên nay, những việc nghiên cứu glycine được thực hiện bởi một số nhóm các nhà thiên văn vô tuyến hướng về những vùng thành lập sao, như tinh vân Orion và trung tâm thiên hà của chúng ta. - Những mục tiêu này là những chỗ mà ở đó nhiều phân tử phức hợp được phát hiện và do đó có nhiều triển vọng đối với việc tìm kiếm glycine. - Sự phát hiện của nó trong không gian giữa các sao sẽ có một sự tác động lớn không chỉ trong hoá học vũ trụ mà còn là vấn đề nguồn gốc sự sống trên Trái đất và có thể nơi khác nữa.. - TÌM HIỂU CÁC HÀNH TINH NGOÀI MẶT TRỜI VÀ NHỮNG DẤU VẾT HOẠT ĐỘNG SINH HỌC. - Câu hỏi chúng ta có thể hỏi là liệu có hay không sự sống tồn tại nơi nào đó khác trong thiên hà chúng ta, thiên hà chứa vô số hệ sao đồng dạng với hệ mặt trời cũng như các hành tinh quay quanh quỹ đạo. - Sự phát triển về mẫu sự sống như tồn tại trên Trái đất là quá trình rất dài. - Sự sống có thể chỉ hiện rõ trên hành tinh thích hợp những điều kiện hoá lý. - Hành tinh phải định xứ không gần lắm cũng chẳng quá xa từ sao trung tâm, trong một vùng hệ sao gọi là “vùng có thể ở được” mà những điều kiện vật lý thích hợp sự sống nương náu. - Ví dụ trong hệ mặt trời, những giới hạn của vùng có thể ở được là giữa 120 triệu và 250 triệu km từ mặt trời (0,8 và 1,6 lần bán kính quỹ đạo Trái đất). - Trái đất ở giữa vùng này trong khi Kim tinh và Hoả tinh nằm ở các rìa. - Hơn nữa, hành tinh sẽ phải có dưỡng khí trong khí quyển và nước lỏng trên bề mặt của nó, hai yếu tố cần thiết cho sự sống.. - Xe thám hiểm hành tinh người máy được phóng lên để thám hiểm bề mặt các hành tinh gần trong hệ mặt trời, đặc biệt là Hoả tinh. - Dụng cụ thử nghiệm Huygens được tách ra từ tàu vũ trụ Cassini để thử nghiệm khí quyển và bề mặt Titan, vệ tinh lớn nhất của Thổ tinh. - Mảnh hữu cơ này có trong thể khí trên Trái đất nhưng nhiệt độ rất thấp trên Titan, khoảng – 180 0 C, duy trì CH 4 ở thể lỏng.. - Những kết quả này chỉ ra rằng các hồ ngoài Trái đất có thể tồn tại như trên Titan, nhưng tất nhiên không chứa nước. - Môi trường Titan đường như không thuận tiện với kiểu sự sống giống như tồn tại trên Trái đất.. - Những hành tinh không tự phát sáng bởi vì chúng không nóng bằng các sao để nổ ra phản ứng nhiệt hạch. - Chúng đơn giản phản xạ tia đến từ sao trung tâm và một vài trong số đó có thể tiềm ẩn sự sống. - Do đó, sự phát hiện các hành tinh bên ngoài hệ mặt trời là tối cần thiết để tìm hiểu sự sống trong không gian. - Sao trung tâm sáng hơn hàng tỷ lần các hành tinh đồng hành. - Sự tương phản giữa độ sáng của sao và các hành tinh cao đến nỗi hoàn toàn khó để phát hiện sau đó. - Những cuộc quan sát có thể thực hiện trong dãi giữa hồng ngoại (khoảng 10. - Việc khó khăn khác là khả năng nhận ra các hành tinh từ những sao mẹ mà việc chia góc thì rất nhỏ. - Ví dụ nếu Trái đất được quan sát từ một khoảng cách 30 năm ánh sáng, nó sẽ được chia từ mặt trời chỉ 0,1. - Như vậy độ phân giải góc cần phải sử dụng kính thiên văn khổng lồ đường kính 20 (m).. - Để khắc phục những khó khăn này, các nhà thiên văn học đã dùng một phương pháp gián tiếp cốt phát hiện sự đảo lộn chuyển động của sao mẹ gây ra bởi các hành tinh không nhìn thấy. - Họ đo lường sự biến đổi mang tính chu kỳ vận tốc tia (vận tốc theo tia sáng) của sao, như kết quả sự đổi hướng sức hút từ các hành tinh quỹ đạo. - Phương pháp này thuận lợi thực sự cho việc phát hiện các hành tinh lớn chuyển động đảo lộn dễ hơn sao trung tâm. - Tính đến nay, có hơn 200 hành tinh đã được khám phá bằng kỹ thuật này, một số trong chúng lớn hơn nhiều so với hành tinh khổng lồ Mộc tinh, to hơn Trái đất 320 lần. - Gần đây, các nhà thiên văn học đã dùng phổ kế độ phân giải cao để phát hiện vận tốc thay đổi ở mức độ vài m/s. - Họ đã khám phá một hành tinh bên ngoài mặt trời to chỉ bằng 5 lần Trái đất. - Đánh giá từ khối lượng tương đối thấp của nó, vật thể này, thuộc hệ sao GI 581 là một hành tinh hầu như bằng đá như kiểu Trái đất. - Hơn nữa, “siêu Trái đất” này nằm trong vùng có thể ở được của hệ sao và có thể có sự sống. - Việc phát hiện các hành tinh như Trái đất cần có những phổ kế có khả năng phát hiện sự thay đổi vận tốc với độ chính xác khoảng 0,1 (m/s). - Có phương pháp tồn tại khác phát hiện các hành tinh ngoài mặt trời. - Nó cốt quan sát chùm sáng sao rất yếu khi quỹ đạo hành tinh trong lúc vận chuyển qua trước sao trung tâm.. - Một vệ tinh dành để phát hiện các hành tinh bằng phương pháp vận chuyển được phóng lên bởi ESA (cơ quan không gian châu Âu) năm 2006. - Các nhà thiên văn học trông đợi quan sát hàng trăm ngàn sao và hy vọng phát hiện các hành tinh bằng đá nhỏ như Trái đất.. - Cách trực tiếp nhất để phát hiện các hành tinh ngoài mặt trời trong một hệ sao là tắt ánh sáng từ sao trung tâm sáng chói và xuất hiện ánh sáng mờ các hành tinh đồng hành. - Hệ thống Darwin gồm 6 kính thiên văn đặt theo cấu hình lục giác cách Trái đất 1,5 triệu km. - Cả hệ thống xoay quanh mặt trời cùng tốc độ với Trái đất. - Các kính thiên văn hoạt động trong mối tương quan như một mạng giao thoa kế, tạo những vân sáng tối. - Mạng có thể được điều chỉnh để ánh sáng từ hướng sao giao thoa triệt tiêu (đó là một vân tối trùng khớp với vị trí sao), trong khi ánh sáng từ hướng hành tinh giao thoa tăng cường (một vân sáng trên đỉnh hành tinh). - Kỹ thuật tinh vi này, tuy sử dụng thiên văn vô tuyến trên Trái đất một cách thông thường, khó lòng thực hiện trong không gian. - Cần phải có vị trí mỗi kính thiên văn để duy trì cân bằng khả dĩ. - Darwin cũng đã có ý định phân tích khí quyển của các hành tinh giống Trái đất đã được phát hiện và tìm hiểu những nguyên tố giống O 2 , O 3 , CO 2 , CH 4 và nước. - Những phân tử này là những dấu ấn những hoạt động sinh học mà chúng ta biết trên Trái đất. - Darwin sẽ là dự án đầy hứa hẹn để khám phá các hành tinh, nơi mà những điều kiện vật lý có thể dẫn đến rõ ràng sự sống ngoài Trái đất.. - Bức xạ vũ trụ nhận được trên kính thiên văn quang học và kính thiên văn vô tuyến cực kỳ yếu. - Những thiên hà xa xăm mờ nhạt như ngọn nến đặt trên mặt trăng được quan sát từ Trái đất. - Kỹ thuật đo giao thoa rộng lớn được dùng ngày nay kết hợp một mạng các kính thiên văn trong mối tương quan và làm tăng độ phân giải không gian một cách ấn tượng. - Những MASER vũ trụ mạnh mẽ này tạo ra những điểm nóng rất nhỏ. - Giao thoa kế vô tuyến ALMA, một trong những dự án quốc tế lớn nhất trong thiên văn vô tuyến ở thập niên kế tiếp, tạo thành 64 ăngten 12 (m) hoạt động ở những bước sóng cỡ (mm). - Cơ chế hình thành các hành tinh và sao, bức xạ khí và bụi từ những thiên hà đã được thành lập ở những thời kỳ rất sớm gần vụ nổ Big Bang có thể được nghiên cứu bằng dụng cụ này.. - Kính thiên văn rất lớn (VLT) nằm ở miền bắc Chili trong sa mạc ở độ cao 2600 (m) gồm 4 gương loại đường kính 8 (m) và vài kính thiên văn nhỏ hơn. - Những dụng cụ này có thể làm việc trong cách thức đo giao thoa, cho phép các nhà thiên văn học phát hiện những cấu trúc mờ trong các vật thể trên bầu trời, tương tự như một phi hành gia đi bộ trên mặt trăng. - Việc nghiên cứu nguồn gốc và sự tiến hoá của vũ trụ, tìm hiếu các hành tinh giống Trái đất nằm trong số những mục tiêu khoa học khả dĩ.. - Nhờ những dụng cụ lớn được đặt trên Trái đất và được phóng vào không gian, được trang bị với những kính ảnh hiện đại làm bằng chất bán dẫn và những vật liệu siêu dẫn, cùng với những sự phát triển lý thuyết, các nhà thiên văn học sẽ thăm dò vũ trụ một cách sâu sắc hơn và hy vọng vào bằng chứng khám phá những hiện tượng đáng ngạc nhiên và lôi cuốn.