Ngót một thế kỉ kể từ ngày nhà khoa học thiên tài Albert Einstein đưa ra dự đoán về sự tồn tại của sóng hấp dẫn, cho tới hôm qua, 11/2/2016, người ta mới công bố đã đo đạc nó thành công! Thành tựu đột phá này hứa hẹn sẽ mở ra một thời kì mới của ngành thiên văn học.
Vậy sóng hấp dẫn là gì, và tại sao việc đo đạc được nó lại quan trọng như vậy?
Sóng hấp dẫn là gì?
Trong thuyết tương đối, không gian và thời gian hợp thành một thể liên tục gọi là "không thời gian". Hãy thử hình dung không thời gian như một tấm vải rộng được căng ngang, và trái đất như một trái bưởi được đặt lên đó. Trái bưởi làm cho tấm vải bị cong trũng xuống. Các vật thể ở gần đó sẽ bị hút vào trái bưởi. Đấy là nguồn cơn của lực hấp dẫn.
Như vậy, mọi vật có khối lượng đều làm cong không thời gian và tạo ra lực hấp dẫn, có điều các vật có khối lượng lớn hơn thì tạo ra lực lớn hơn. Các vật thể có khối lượng siêu lớn và đậm đặc sẽ tạo thành các "xoáy nước" mạnh đến mức hút mọi thứ vào đó. Đó chính là trường hợp của các "hố đen". Vật chất di chuyển đủ gần miệng hố sẽ bị hút vào không thể nào thoát ra được.
Giống con thuyền di chuyển trên mặt nước tạo ra các đợt sóng, các vật thể chuyển động trong không thời gian sẽ tạo ra sóng hấp dẫn. Chúng lan truyền đi với tốc độ ánh sáng. Tại mỗi điểm khi sóng hấp dẫn đi qua, không thời gian sẽ co giãn nhịp nhàng theo. Tuy nhiên, giống như sóng nước, sóng hấp dẫn cũng bị yếu dần khi truyền ra xa. Do vậy, chỉ các chuyển động siêu mạnh trong vũ trụ, chẳng hạn va chạm giữa một cặp hố đen, mới tạo ra sóng đủ lớn ở mức có thể đo đạc được từ trái đất. Ngay cả khi đó, khi đến trái đất, sóng cũng trở nên siêu nhỏ và bị lẫn trong các tín hiệu nhiễu của hành tinh chúng ta. Chính vì thế mà phải mất hàng thập kỉ qua, cuối cùng các nhà khoa học mới chế tạo được máy móc đủ tinh vi và hiệu quả để đo đạc thành công.
Tại sao điều này quan trọng
Vũ trụ là một trong những điều bí ẩn và thách thức lớn nhất của khoa học hiện đại.
Việc đo được sóng hấp dẫn giúp xác nhận một mảng quan trọng của Thuyết tương đối rộng. Nó cũng sẽ giúp các nhà khoa học hiểu hơn về việc lực hấp dẫn hoạt động như thế nào trong các điều kiện ngặt nghèo, chẳng hạn khi di chuyển gần vận tốc ánh sáng.
Tuy nhiên, có một điều quan trọng khác khiến giới khoa học kỳ vọng vào một bước ngoặt mới.
400 năm trước, kính thiên văn được phát minh. Sau một đêm, như chuyện thần kỳ, vũ trụ chợt trở nên "trong veo" hơn bao giờ hết, giống như một người cận thị nặng lâu ngày lần đầu tiên được đeo kính. Wow! Sao Mộc có các vệ tinh! Sao Thổ có các vành đai! Những gì chúng ta khám phá về vũ trụ trong 15 năm sau đó nhiều hơn tất cả những gì suốt lịch sử loài người trước đó cộng lại.
Thế nhưng, các khoảng tối trong vũ trụ vẫn còn quá mênh mông mà việc quan sát bằng kính thiên văn, vốn dựa trên ánh sáng và các sóng điện từ khác, không thể với tới. Tiêu biểu như:
- Vũ trụ thời kì đầu (sau Vụ nổ lớn), trước khi mọi thứ trở nên "trong" để có thể quan sát được bằng ánh sáng
- Những thứ không phát ra ánh sáng, như hố đen hay thậm chí vật chất tối
Điều quan trọng là các vùng tối này lại vẫn phát ra sóng hấp dẫn! Giờ đây, chúng ta có thể kì vọng vào một bước đột phá mới như kính thiên văn làm được trước đây. Sóng từ vụ nổ Big Bang, từ các vụ va chạm của 2 hố đen, từ các vụ nổ siêu tân tinh, từ các sao neutron, v.v. hứa hẹn sẽ kể lại những câu chuyện mà chúng ta chưa từng hình dung tới về những miền tối xa xăm của vũ trụ đầy bí ẩn này.
Để "lắng nghe" một cách hiệu quả sóng hấp dẫn, chúng ta sẽ cần phải xây dựng một hệ thống các "đôi tai" to và thính hơn nữa, không chỉ trên mặt đất mà phóng vào vũ trụ. Thành tựu ngày hôm nay chắc chắn là động lực to lớn để thúc đẩy các nước hợp tác xây dựng và hoàn thiện các hệ thống như vậy.
Một cánh cửa sổ mới đã hé mở, hứa hẹn mang tới những điều điều kì vỹ mới. Và có thể một ngày không xa, một mô hình lý thuyết mới hoàn thiện hơn về vũ trụ sẽ được ra đời.
Chia sẻ
