Chuẩn tinh xa nhất

26

Chuẩn tinh xa nhất

Vào đầu năm ngoái, báo chí xuất hiện thông tin rằng các nhà thiên văn học người Anh và Úc đã phát hiện ra một vật thể phát sáng mới, nằm cách xa chúng ta nhất so với tất cả các thiên thể khác. Hóa ra đây là một chuẩn tinh nằm trong chòm sao Nhân Mã (tọa độ xích đạo của nó: xích vĩ +33° và xích kinh 1,3 giây).

Chuẩn tinh (bán sao) được phát hiện cách đây khoảng hai mươi năm. Đây là cách gọi các vật thể vũ trụ xa xôi, trông giống như các ngôi sao trong ảnh, nhưng sức mạnh bức xạ của chúng có thể so sánh với bức xạ của toàn bộ thiên hà. (Ví dụ, chuẩn tinh được thảo luận ở đây phát ra năng lượng gấp 10¹⁴ lần so với Mặt trời.) Chuẩn tinh không nằm trong Thiên hà của chúng ta, nhưng rất xa biên giới của nó, ở khoảng cách vài tỷ năm ánh sáng.

Làm thế nào bạn có thể xác định khoảng cách đến một chuẩn tinh? Hóa ra để làm được điều này bạn cần phải đo độ lệch đỏ của nó. Hãy giải thích điều này có nghĩa là gì.

Khi so sánh quang phổ của các nguyên tố hóa học tạo nên quasar với quang phổ của các nguyên tố tương tự trên Trái đất, người ta phát hiện ra rằng các vạch trong quang phổ của quasar bị dịch chuyển mạnh về phía bước sóng dài hơn, tức là về phía đầu đỏ của quang phổ. Nếu chúng ta biểu thị bước sóng quan sát được bằng λ và λ₀ thì nó được gọi là dịch chuyển đỏ. Điều đặc trưng là mọi vạch phổ của một chuẩn tinh cho trước z đều giống nhau. Mặt khác, người ta biết rằng bước sóng phát ra từ một nguồn thay đổi khi nguồn chuyển động và được quan sát tương đối với nhau. (Hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng Doppler.) Đặc biệt, nếu nguồn di chuyển ra xa người quan sát thì người được quan sát sẽ phát hiện được bước sóng dài hơn.

Do đó, người ta kết luận rằng các quasar đang di chuyển ra xa chúng ta và di chuyển ra xa với tốc độ rất cao. Để làm được điều này, bạn nên tham khảo công thức

$$\lambda = \lambda_0 \sqrt{\frac{c+v}{c-v}},$$

trong đó c là tốc độ ánh sáng và v là tốc độ của nguồn so với người quan sát. Với độ dịch chuyển đỏ z, vận tốc v có thể được tìm thấy từ công thức này. Như vậy, tốc độ của chuẩn tinh ngoài là v=0,92 s. Đây là tốc độ nhanh nhất từng được quan sát.

Bây giờ tốc độ của quasar đã được biết, khoảng cách tới nó cũng có thể được ước tính. Để làm được điều này, chúng ta cần lợi dụng thực tế là tốc độ v được chỉ định có liên quan đến khoảng cách R đến chuẩn tinh theo định luật Hubble (định luật “tán xạ” của các thiên hà):

$$v = HR.$$

Đại lượng H được gọi là hằng số Hubble. Ý nghĩa chính xác của nó rất khó thay đổi; hiện tại, dựa trên các giá trị quan sát dài hạn, H≈2,5·10⁻¹⁸c⁻¹.

Đối với một chuẩn tinh chuyển động ra xa chúng ta với tốc độ 0,92 s, chúng ta thu được R≈1.1·10²⁶m≈1.2·10¹⁰ sv. năm.

Nói cách khác, chúng ta có thể nói rằng chúng ta nhìn thấy chuẩn tinh này vào khoảng 12 tỷ năm trước. Nếu chúng ta nhớ rằng tuổi của Vũ trụ được ước tính là 13-15 tỷ năm, thì tất nhiên, “sự cổ xưa” của chuẩn tinh được phát hiện phải rất được tôn trọng.

TÔI Ở VỚI.