Sưu tầm một số vấn đề liên quan đến thiên văn vật lý

Quan sát thiên văn để kiểm nghiệm lý thuyết​

Giả thuyết phôtôn có khối lượng của Pecker và Vigier, dùng để giải thích sự dịch chuyển về phía đỏ của bức xạ phát ra từ một số thiên hà, là một đề tài tranh luận sôi nổi trong những năm 1970. Kết quả quan sát tín hiệu của vệ tinh Pioneer và của bức xạ vô tuyến Taurus A do Sadeh và cộng sự tìm thấy, không đủ độ chính xác để kiểm nghiệm giả thuyết phôtôn có khối lượng. Pecker và Vigier đề nghị với Nguyễn Quang Riệu, hồi đó làm việc tại Ðài thiên văn Meudon, quan sát những nguồn bức xạ vô tuyến trong Vũ trụ với những thiết bị hiện đại hơn.
Muốn đạt được kết quả có ý nghĩa, ta cần phải chọn thiên thể phát ra những vạch bức xạ vô tuyến tương đối hẹp và đủ mạnh để đo được chính xác tần số của vạch, nhằm phát hiện độ dịch chuyển về phía đỏ rất nhỏ của vạch phổ. Trong Ngân Hà, có nhiều thiên thể nằm rải rác bên cạnh hoàng đạo (quỹ đạo của Mặt Trời), nhưng ngoài Taurus A ra, chỉ có một nguồn bức xạ vô tuyến nữa, W 28, là đáp ứng được những yêu cầu nói trên. Kính thiên văn vô tuyến phải lớn để thu được nhiều phôtôn và có độ phân giải cao. Vì Trái Ðất chuyển động xung quanh Mặt Trời nên sự chuyển động của Trái Ðất bị nhiễu bởi trường hấp dẫn của Mặt Trăng và của những hành tinh láng giềng. Do đó, tần số của vạch phổ thu được trong phổ kế đặt trong phòng thí nghiệm trên Trái Ðất, bị dịch chuyển. Muốn đo được độ dịch chuyển về phía đỏ của bức xạ vô tuyến sau khi truyền qua trường phôtôn của Mặt Trời, ta phải loại trừ sự dịch chuyển nhiễu do sự tương tác giữa các thiên thể trong Hệ Mặt Trời gây ra. Ta phải áp dụng những định luật cơ học để tính sự "tương tác hấp dẫn" giữa nhiều thiên thể với nhau, một bài toán không đơn giản. Pecker và Vigier tiên đoán, những vạch phổ phải dịch chuyển khoảng 100Hz về phía đỏ, nếu phôtôn bị lão hoá vì có khối lượng. Có nghĩa là nếu muốn phát hiện được độ dịch chuyển trên tần số khoảng 1500Hz, ta phải đo được tần số với độ chính xác cao hơn 5.exp(-8) ! Những điều kiện để thực hiện thành công thí nghiệm tỏ ra rất khắc nghiệt. Kính thiên văn và máy thu tín hiệu phải được trang bị đồng hồ nguyên tử để làm quy chiếu cho thời gian và tần số.

... Tinh vân W 28 nằm ở vùng trung tâm Ngân Hà. Hàng năm, vào tháng 12, Mặt Trời di chuyển đến gần W 28. Thiên thể này phát trên tần số 1729 MHz, một vạch bức xạ "maser" của những phân tử OH (hydroxyle). Cũng như những vạch maser khác, vạch OH của W 28 vừa hẹp vừa mạnh, nên ta có thể đo được vị trí của đỉnh của vạch trong phổ (Hình 2). Do đó, tần số và độ dịch chuyển về phía đỏ của vạch phổ được xác định chính xác. Những vạch maser thích hợp hơn vạch hiđrô trong công việc phát hiện độ dịch chuyển về phía đỏ. Kính thiên văn vô tuyến của Pháp đặt tại Nancay (cách Paris 170 km về phía Nam) có kích thước lớn (200met trên 35 met) là thiết bị có thể dùng để thực hiện thí nghiệm.
Vì những lý do kể trên, chúng tôi dự kiến quan sát vạch bức xạ maser OH phát ra bởi tinh vân W 28 trên tần số 1720 MHz bằng kính thiên văn vô tuyến Nancay. Nhưng hồi đó (vào năm 1973), kính Nancay không được trang bị đồng hồ nguyên tử, một trong những yếu tố cần thiết cho thí nghiệm. Chúng tôi liên hệ với hai đồng nghiệp, Anders Winnberg (Viện Max-Planck, Bonn, Ðức) và Richard Hills (Ðại học Cambridge, Anh) để cộng tác và quan sát bằng kính thiên văn vô tuyến có đường kính 100 met của Viện Max-Planck đặt tại Effelsberg, gần thành phố Bonn (Hình 3). Kính thiên văn vô tuyến Effelsberg thuộc loại lớn và có đồng hồ nguyên tử, nhưng lại không có máy thu hoạt động trên tần số 1720 MHz ! Ðể tiến hành chương trình quan sát, chúng tôi đành quyết định dùng kính Effelsberg và quan sát vạch nguyên tử hiđrô phát bởi nguồn bức xạ Taurus A trên tần số 1420 MHz.

Thí nghiệm đo vạch phổ của nguyên tử hiđrô phát từ hướng Taurus A
Taurus A là nguồn bức xạ vô tuyến phát ra bởi tàn dư của một ngôi sao trong Ngân Hà, nổ đã được 10 thế kỷ nay. Năm 1054, các nhà thiên văn Trung Quốc và Nhật Bản nhìn thấy một ngôi sao xuất hiện giữa ban ngày trong chòm sao Kim Ngưu (Taurus). Sau khi tiêu thụ hết nhiên liệu hạt nhân, ngôi sao nổ tan và trở thành một "sao siêu mới" sáng ngời. Tàn dư của ngôi sao đã nổ có dạng một con cua trên bầu trời. "Tinh vân con Cua" là một nguồn bức xạ vô tuyến rất mạnh và được đặt tên là Taurus A. Bức xạ vô tuyến của Taurus A bị hấp thụ bởi những nguyên tử hiđrô trong hai đám mây trong Ngân Hà và tạo ra hai vạch bức xạ hấp thụ trên tần số 1420 MHz . Hàng năm, vào ngày 15 tháng 6, Mặt Trời tiến tới đằng trước Taurus A và chỉ cách nguồn bức xạ vô tuyến này hơn 2 độ (độ góc) trên bầu trời. Lúc đó bức xạ của Taurus A truyền xuyên qua trường phôtôn của Mặt Trời.

... Vào những buổi đầu hè năm 1974, chúng tôi dùng kính thiên văn vô tuyến Effelsberg để quan sát hàng ngày vạch bức xạ hiđrô của Taurus A trên tần số 1420 MHz trong suốt một tháng, nửa tháng trước và nửa tháng sau ngày 15 tháng 6. Chúng tôi phải xử lý số liệu, loại trừ ảnh hưởng của những hành tinh làm dịch chuyển đỉnh của vạch phổ hiđrô. Sau đó, phải so sánh kỹ lưỡng tần số của vạch phổ đo được hàng ngày để phát hiện và đo độ dịch chuyển của vạch khi Taurus A ở những vị trí gần Mặt Trời nhất. Mặc dầu rất thận trọng trong công việc xử lý số liệu, chúng tôi không xác định được độ dịch chuyển về phía đỏ của vạch phổ hiđrô của Taurus A. Chúng tôi chỉ công bố được rằng, độ dịch chuyển, nếu có, cũng không thể lớn hơn 20 Hz, nghĩa là nhỏ hơn 100 Hz, giá trị tiên đoán bởi Pecker và Vigier trong trường hợp phôtôn có khối lượng (Hills, Nguyen Quang Rieu, Winnberg, 1974). Ðộ "dịch chuyển về phía đỏ hấp dẫn", tính theo lý thuyết tương đối rộng của Einstein, khi Taurus A cách gờ Mặt Trời 1,25 độ, chỉ nhỏ bằng 0,16 Hertz (Sadeh và cộng sự, 1968). Kết quả quan sát Taurus A của chúng tôi không mâu thuẫn với lý thuyết của Einstein.
Tuy kết quả tương đối khả quan hơn kết quả quan sát bởi Sadeh và cộng sự, nhưng chúng tôi vẫn chỉ đo được giới hạn trên (<20 Hz) của độ dịch chuyển về phía đỏ. Lý do là vì sự tính toán để loại trừ tác động của trường hấp dẫn của những hành tinh đối với sự chuyển động của Trái Ðất rất là phức tạp. Hơn nữa ở khắp nơi trong Ngân Hà đều có những nguyên tử hiđrô, nên vạch phổ hiđrô của nguồn bức xạ Taurus A bị nhiễu bởi vạch hiđrô của môi trường kế cạnh. Vạch hiđrô của Taurus A bị biến dạng làm sự xác định độ dịch chuyển của vạch phổ thiếu chính xác. Muốn đo được sự dịch chuyển về phía đỏ nhỏ bằng giá trị tiên đoán bởi lý thuyết Einstein, ta phải quan sát những vạch bức xạ maser vừa hẹp, vừa mạnh, như vạch phổ maser của phân tử OH phát ra bởi nguồn bức xạ vô tuyến W28 ở vùng trung tâm Ngân Hà. Dù sao, chúng ta vẫn có thể khẳng định rằng kết quả quan sát vạch hiđrô của Taurus A không xác nhận được giả thuyết cho rằng phôtôn có khối lượng nghỉ không bằng số không.
The end.

Mệt mỏi quá, tạm nghỉ không post bài nữa.
Xin mạn phép các Mod tôi post lời mấy bài hát vào đây. Tuy không phải kiến thức gì hết nhưng có thiên văn trong đó, sắp nổ tung đầu lên rồi nên gào thét tí Rock để xả bớt.... phù...
Carry on
(hãy tiếp tục sống, tiếp tục bước đi trên con đường của mình.. Forever carry on... )
The north star always guides me
When winter skies are gray
And I wait for the sun when all ate one
I shall not betray
Calling at me
I''''m waiting when all are led astray
Carry On my sons forever
Carry On when I am gone
Carry On for when the day is long
Forever Carry On
For as long as we together
Then forever Carry On
Darkness all around us
We don''''t close our eyes
No one''''s gonna ground us
We were born to fly
Comin'''' at us no stopping
Born to amplify
Yea, be my brother
Fight to stay alive
All the world can''''t change us
With all their burned-out jive
Come get us now we''''re waiting
We won''''t ride and hide
Now we''''re all together
Let''''s sing a fighting song
One hundred thousand riders
We can''''t all be wrong
Comin'''' at us no stopping
Always Carry On
Heart Of Steel
(Sống bằng một trái tim dũng cảm, một trái tim thép..)
Build a fire a thousand miles away to light my long way home
I ride a comet
My trail is long to stay
Silence is a heavy stone...
I fight the world and take all they can give
There are times my heart hangs low
Born to walk against the wind
Born to hear my name
No matter where I stand I''''m alone
Stand and fight
Live by your heart
Always one more try
I''''m not afraid to die
Stand and fight
say what you feel
Born with a heart of steel...
FOREVER CARRY ON ! CARRY ON ! CARRY ON ! CARRY ON ! CARRY ON ! CARRY ON ! CARRY ON ! ....
Được NoHellandHeaven sửa chữa / chuyển vào 18:10 ngày 23/07/2004

Được sedna153 sửa chữa / chuyển vào 12:12 ngày 24/07/2004