Almighty Science

Lịch thiên văn để bàn 2026 đang nhận pre-order để kịp cho năm mới cũng như làm quà trong dịp 20/11 tới đây.

Chi tiết: https://forms.gle/2nxuJDVL3257AXDi8

Tìm hiểu về các ngôi sao và chòm sao

Tìm hiểu thêm ở website https://thienvanvietnam.org hoặc các sách đã xuất bản của VACA.

TÍNH THỰC TẾ CỦA CÁC KHÁM PHÁ

(Đoạn dưới đây trích một phần nhỏ trong một cuốn sách tôi đang viết về vai trò của khoa học và sự phát triển tư duy khoa học, dự kiến hoàn thành trong năm 2023. Hi vọng nội dung này sẽ mang lại một góc nhìn mới cho bạn.)

---

Tính thực tế của các khám phá

Một ngày đẹp trời ở thế kỷ 21, bạn ngồi trong một căn phòng tuyệt đẹp và đầy đủ tiện nghi, vừa làm việc với chiếc máy tính đáp ứng đủ mọi nhu cầu công việc cũng như giải trí của bạn, vừa nghe một bản nhạc lãng mạn trong khi ngắm nhìn khung cảnh thiên nhiên qua khung cửa sổ. Một bản tin trong một tờ báo điện tử bỗng thu hút sự chú ý của bạn. Nó nói rằng các nhà khoa học vừa phát hiện ra một hành tinh có nhiều điểm giống với Trái Đất nằm cách chúng ta gần 50 năm ánh sáng. Thật tuyệt, có vẻ như các nhà thiên văn đang tìm ra ngày càng nhiều thứ hấp dẫn ở ngoài kia. Nhưng rồi bạn bỗng nhận ra, người ta từng nói trong một vài bài báo khác và cả trong chính bài báo mới này rằng một con tàu có thể bay nhanh bằng một phần mười vận tốc ánh sáng vẫn còn đang là mục tiêu công nghệ của tương lai. Mà với vận tốc đó thì sẽ mất những 500 năm để tới được cái nơi mà họ gọi là “chỉ cách chúng ta gần 50 năm ánh sáng” kia. Hay là ngược lại, để bay nhanh bằng nửa vận tốc ánh sáng, chắc họ sẽ mất vài trăm năm phát triển công nghệ mất. Ra vậy, nghe cũng hay đấy, nhưng hóa ra cũng chỉ là trò chơi của những tay thích khám phá mà thôi. Bạn tạm bỏ qua mối quan tâm với bản tin đó, vì bạn có nhiều việc khác phải làm.

Chúng ta sẽ sớm quay lại với câu chuyện này. Trước hết, hãy quay ngược bánh xe của thời gian về ba thế kỷ trước.

Vào giữa thế kỷ 18, ở một vùng thuộc địa xa xôi của nước Anh, một quý ông cũng đang ngồi trong một căn phòng mà ở thời điểm đó là cực kỳ tiện nghi. Ông thưởng thức một ly café ngon tuyệt và đọc một tờ báo buổi sáng. Trong đó, có một mẩu tin cho biết một gã nào đó vừa chứng minh được rằng cái dòng điện chết người như trong những tia sét có thể được lưu trữ và dùng vào việc khác. Gã ta thậm chí đã dùng nó để nướng chín một con gà, nhưng lại bị nó giật cho tê liệt cả cánh tay suốt tối hôm đó. Rõ là ngớ ngẩn, quý ông nghĩ, người ta vẫn cứ nướng gà bao lâu nay bằng ngọn lửa và chúng vẫn ngon tuyệt đó thôi, mà lại an toàn hơn nhiều nữa.

Quý ông nọ không biết trước rằng nhiều năm sau, cái gã ngớ ngẩn đó trở thành một trong những nhà lập quốc (Founding Fathers) góp phần không thể thiếu trong sự ra đời của nước Hoa Kỳ. Những khám phá của ông đã góp phần tiên phong trong việc dòng điện được đưa vào nghiên cứu và sử dụng để tới ngày nay nó trở nên không thể thiếu được trong toàn bộ nền văn minh của loài người. Gã ngớ ngẩn đó tên là Benjamin Franklin. Ngày nay, bạn thường nhìn thấy mặt ông nếu cầm trên tay đồng 100 dollar của Hoa Kỳ.

Phải có tới hàng trăm câu chuyện về những cái “ngớ ngẩn” như vậy để kể khi chúng ta tua lại thời gian để trở về thực tại của mình. Nhưng có lẽ chúng không thực sự cần thiết và sẽ mất quá nhiều thời gian. Vậy nên hãy đi thật nhanh để trở về với căn phòng tuyệt đẹp và đầy đủ tiện nghi mà bạn đang tận hưởng. Bây giờ, hãy tưởng tượng căn phòng đó không còn dòng điện. Không phải là sự cắt điện tạm thời của nhà cung cấp, mà là hoàn toàn không còn điện nữa, hay là khái niệm về điện hoàn toàn được bỏ đi trong lịch sử của nhân loại ...

(Phần còn lại của câu chuyện xin hẹn độc giả khi cuốn sách chính thức ra đời)

Đặng Vũ Tuấn Sơn

3 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN KHI ĐỌC THÔNG TIN KHOA HỌC ĐỂ TRÁNH ĐƯỢC TIN GIẢ

Nhân mới trao đổi về việc đưa tin sai của một tờ báo lớn, nên có vài chia sẻ để độc giả tham khảo. Thông tin khoa học, nhất là kiến thức tối cơ bản mà nhận được sai thì có thể ảnh hưởng khá nhiều tới nhận thức của bạn hoặc người thân của bạn.

Dưới đây tôi sẽ không xếp theo độ quan trọng mà xếp theo trình tự từ khi bắt đầu nhìn thấy một bản tin cho tới khi đọc hết nó.

-----------------

1. HÃY NHÌN VÀO VĂN PHONG ⚠️

Bạn có thể thích nói từ lóng hay những câu văn cho đúng trend với môi trường hoặc hoàn cảnh giao tiếp của bạn, cái đó chẳng có gì sai. Nhưng nên nhớ, một bản tin khoa học thực sự thì người ta sẽ không viết như thế. Do đó ...

"5 hành tinh ĐỘC LẠ nhất vũ trụ", "Phát hiện mới GÂY SHOCK về bệnh ung thư", "Loài vật có lối sống NGƯỢC ĐỜI", ... hay bất cứ cái gì tương tự, hoặc tệ hơn thế là dùng sai cả ngữ pháp cơ bản và cố ý viết sai chính tả cho ... có phong cách, thì 100% là báo lá cải. Tất nhiên, về lý thuyết thì báo lá cải ... lâu lâu cũng có lúc nói sự thật. Nhưng bạn chẳng thể biết nên tin cái nào và bỏ qua cái nào, nên hãy loại bỏ, close, hide all, unlike, unfollow, ... những thứ như thế ngay tức khắc cho đỡ mất thời gian.

Nội dung trong bài cũng tương tự như vậy. Nội dung được dịch thuật hoặc tham khảo từ các bài báo khoa học nghiêm chỉnh luôn có văn phong mạch lạc, rõ ràng, không đùa cợt, không ẽo ợt hay lồng ghép những hàm ý không văn minh.

-------------------

2. NGUỒN ĐƯỢC TRÍCH DẪN ⚠️

Những thứ đã quá hiển nhiên hoặc đã được biết tới rõ ràng từ quá lâu, chẳng hạn như khi tôi nói lực hấp dẫn giữa hai vật thể và lực điện từ giữa hai điện tích có một điểm chung là tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng thì tôi không cần phải nêu rõ đó là theo cái gì, vì nếu bạn không biết thì bạn có thể tự xem lại kiến thức vật lý cơ bản của mình. Nhưng khi nói về một nghiên cứu mới, thì loại trích dẫn "Các nhà khoa học đã chứng minh ...", "Các nhà khoa học đã tìm ra ...", ... cũng là tin lá cải. Một bài báo đưa tin khoa học sẽ nói cho bạn biết các nhà khoa học đó là ai và ở đâu, hay tối thiểu là nghiên cứu/phát hiện của họ đã được đăng ở chỗ nào.

Chẳng hạn, nếu vào website của VACA (nơi tôi quản lý), bạn sẽ thấy với các kết quả mới về vật lý thiên văn, trong bản tin mà chúng tôi đưa luôn nêu rõ nó được đăng trên tạp chí chuyên ngành nào (Nature, Astronomy and Astrophysics, ...), còn nếu là một thông báo mà không phải của chúng tôi tự đưa ra thì sẽ có nêu rõ đó là của cơ quan nào, tờ báo nào, và nếu muốn thì bạn có thể tự tìm ở những nơi đó để kiểm chứng.

--------------

3. NGƯỜI ĐƯA TIN ⚠️

Rõ ràng, ai là người đưa tin vẫn quan trọng. Một tờ báo lớn nhưng ô hợp, tức là đưa tất cả mọi loại tin chứ không chuyên sâu về một phạm vi hẹp nào đó, thì về cơ bản là có độ tin cậy không cao. Một tờ báo đã có nhiều tai tiếng về những lần đưa tin sai sự thật, kém chất lượng thì cũng vậy. Một tờ báo hay website chỉ đi sâu vào một hoặc vài nội dung nhất định và họ có thể tự viết độc lập thay vì đa số là copy từ nơi khác thì có độ tin cậy cao hơn.

Xa hơn nữa, bạn cũng nên quan tâm tới tác giả của từng bài báo/bài viết. Tôi có thể tự tin mà nói nếu tôi nói về vật lý thiên văn, bạn có thể tin tôi trên 97% (tất nhiên, làm gì có tuyệt đối, và nếu bạn chưa biết về tôi thì bạn vẫn còn thời gian để tìm hiểu chứ tôi không đòi hỏi niềm tin vô điều kiện). Nhưng khi tôi nói về những lĩnh vực khác, mặc dù tôi cam đoan rằng tôi luôn tìm hiểu và cân nhắc kỹ trước khi nói, nhưng tôi khuyên bạn nên hạ mức độ tin tưởng xuống khoảng 85% thôi, đơn giản là vì đó không phải những thứ tôi thực sự giỏi. Với những tác giả khác, bạn cũng nên tìm hiểu xem anh ta đáng tin cậy tới đâu, với tùy từng lĩnh vực, trước khi định đọc nhiều bài của anh ta.

⚠️ Tất nhiên, lý tưởng nhất thì bạn vẫn nên có một chút kiến thức toàn diện về khoa học nói chung và lĩnh vực mà bạn đọc nói riêng. Khi đó bạn sẽ dễ dàng nhận ra thông tin nào đáng tin cậy và thông tin nào có vẻ mâu thuẫn về logic. Nhưng đó là câu chuyện xa hơn, còn ở đây tôi chỉ muốn chia sẻ những nguyên tắc tối thiểu mà bạn - dù bạn có không phải người có kiến thức cơ bản tốt về khoa học - nên biết để không tự biến mình thành nạn nhân của những tờ báo lá cải (vài trong số đó là những đơn vị truyền thông rất lớn và dắt mũi được rất, rất nhiều người ở Việt Nam hiện nay).

-----------

Cuối cùng thì, nếu bạn hỏi tôi, bằng một sự tin cậy gần như tuyệt đối, rằng theo tôi thì nơi nào là hoàn toàn đáng tin cậy, tôi buộc phải trả lời rằng "không có". Bạn cần làm quen với việc chấp nhận sự bất định, và nhiệm vụ của bạn đối với chính mình là tìm kiếm những nguồn thông tin - mà với sự kết hợp của hiểu biết và sự tỉnh táo của bạn - mà bạn thấy là có xác suất chính xác cao nhất (trên 80% là tạm đáng tin, trên 90% là rất đáng tin, còn trên 95% thì có thể coi như bạn không cần cố gắng thắc mắc quá nhiều làm gì trừ khi chính bạn giỏi thực sự trong lĩnh vực đó). Một nguồn tin có độ tin cậy trên 90% thì sẽ đáng để theo dõi hơn một nguồn tin chỉ đáng 5%.

Nên nhớ, bạn vẫn luôn có cách kiểm chứng - nếu đủ thời gian và đủ quyết tâm, do đó đừng đòi hỏi một nguồn tin có độ chính xác 100%, bởi ngay khi bạn nghĩ rằng bạn vừa tìm ra nó thì cũng là lúc bạn đã sẵn sàng để mình bị lừa⚠️

Đặng Vũ Tuấn Sơn

CÁI CHẾT CỦA CÁC SAO NẶNG

Năm 1930, một thanh niên người Ấn Độ đã tính ra một con số được gọi là giới hạn khối lượng ổn định của sao lùn trắng. Nó có giá trị được so sánh tương đối là 1,4 lần khối lượng của Mặt Trời. Giới hạn này được gọi là giới hạn Chandrasekhar, lấy theo tên của người tìm ra nó là Subrahmanyan Chandrasekhar (1910-1995). Những sao lùn trắng có khối lượng dưới giới hạn này sẽ tiếp tục là sao lùn trắng và nguội dần giống như chúng ta đã nhắc tới ở phần trước về cái chết của các sao khối lượng trung bình. Ngược lại, các sao lùn trắng (tức lõi còn lại sau giai đoạn sao không lồ đỏ/siêu khổng lồ đỏ) có khối lượng lớn hơn giới hạn Chandrasekhar sẽ không thể giữ được ổn định mà dẫn tới sự sụp đổ hấp dẫn tạo thành những vật thể hoàn toàn khác như sao neutron (neutron star) hay lỗ đen (black hole). Mặc dù sự tồn tại của giới hạn này đã được đề xuất từ trước đó, nhưng Chandrasekhar là người đầu tiên tính ra chính xác giá trị của nó. Thật khó tin là việc đó đã được thực hiện bởi một người khi đó mới 20 tuổi. Năm 1983, Chandrasekhar nhận giải Nobel vật lý, nhưng không phải vì giới hạn khối lượng này mà vì một nghiên cứu khác về cấu trúc và tiến hóa của các sao.

Với những sao ban đầu có khối lượng trên 10 lần Mặt Trời, lõi trong còn lại sẽ có khối lượng lớn hơn 1,4 lần khối lượng của Mặt Trời. Lúc này, năng lượng giải phóng ra từ quá trình nhiệt hạch hydro và heli quá yếu so với lực hấp dẫn hướng vào tâm gây ra bởi khối lượng lớn như vậy, ngôi sao - lúc này đang ở giai đoạn sao lùn trắng - co nhanh lại. Áp suất ở tâm của sao lùn trắng khiến các hạt nhân nặng hơn heli như carbon và oxy cũng sinh ra quá trình nhiệt hạch để tạo thành các nguyên tố nặng dần. Như đã nói tới ở chương 6, toàn bộ hạt nhân và nguyên tử trong vũ trụ ban đầu chỉ là hydro và một phần nhỏ là heli. Nhờ có các sao như Mặt Trời hoặc lớn hơn một chút mà các nguyên tố như carbon, ni-tơ, oxy đã ra đời khi lõi của những sao đó co lại. Nhưng phải có những sao nặng như chúng ta đang nói tới ở đây thì vũ trụ mới có sự xuất hiện các nguyên tố nặng hơn. Nguyên tố nặng nhất được tổng hợp theo cách này thường là sắt (Fe-56) - thực tế, ở một số sao có sự tổng hợp tới các nguyên tố nặng hơn nữa nhưng không nhiều. Tới đây lực nén vẫn quá lớn nhưng thay vì tiếp tục tổng hợp hạt nhân ở cấp cao hơn thì sự sụp đổ vật chất lại diễn ra. Các proton và electron bị nén đến mức chúng kết hợp với nhau tạo thành neutron. Do một cơ chế nào đó chưa thực sự được làm rõ ở thời điểm này, một năng lượng cực kỳ lớn được giải phóng ra từ lõi của ngôi sao gây ra một vụ nổ gọi là supernova. Trong vụ nổ này, sự va chạm giữa lực hấp dẫn hướng vào tâm và lực đẩy ra ngoài bởi năng lượng giải phóng từ bên trong khiến các hạt nhân còn lại bị bắn phá liên tiếp bởi các neutron ở vận tốc rất cao. Nhờ vậy, các nguyên tố nặng hơn sắt tiếp tục ra đời, có thể tới uranium (U-238) hoặc thậm chí cao hơn nữa. Ở một số sao nặng, lớp vỏ sao khổng lồ/siêu khổng lồ đỏ đã vỡ ra và bị thổi bay vào không gian từ trước, trong khi ở nhiều sao khác vụ nổ diễn ra trước khi lớp vỏ này bị vỡ và do đó chính vụ nổ là tác nhân phá vỡ lớp vỏ.

Sau supernova, một phần vật chất của ngôi sao được ném vào không gian dưới dạng một đám khí và bụi hỗn độn gọi là tàn dư của supernova. Ngôi sao trung tâm lúc này còn lại là một khối cầu chỉ toàn neutron, vì electron và proton đã biến mất hết. Thiên thể đó được các nhà khoa học gọi là sao neutron. Nó đặc tới mức một khối vật chất neutron có kích thước một bao diêm ở đó có khối lượng khoảng 5 nghìn tỷ tấn. Các nhà khoa học thường so sánh dễ hiểu rằng nếu như bạn có một thìa chứa vật chất của sao netron thì nó sẽ nặng tương đương với cả một ngọn núi trên Trái Đất. Điều này không hề khó hiểu nếu như bạn nhớ lại cấu trúc của nguyên tử. Những gì chúng ta nhìn thấy hàng ngày trên Trái Đất, bao gồm cả cơ thể của chúng ta, đều cấu tạo từ các nguyên tử. Trên thực tế, hầu hết khối lượng của nguyên tử nằm ở hạt nhân gồm neutron và proton, nhưng hạt nhân đó lại rất nhỏ, còn các electron rất nhẹ thì chuyển động quanh hạt nhân ở những quỹ đạo có bán kính lớn hơn hạt nhân rất nhiều và tạo thành lớp vỏ của nguyên tử. Vì vậy, nguyên tử có khối lượng riêng rất nhỏ do khoảng trống ở quỹ đạo của electron quá lớn. Thế nhưng nếu không còn khoảng trống đó nữa, mà các neutron nằm ngay sát nhau, bị ép chặt vào nhau thì khi đó khối lượng riêng của khối vật chất trở nên lớn hơn rất, rất nhiều. Vì khối lượng lớn và kích thước nhỏ nên sao neutron quay rất nhanh, có thể tới 40.000 vòng mỗi phút (trong khi Trái Đất mất 1 ngày để quay được 1 vòng). Vận tốc này khiến nó có từ trường rất mạnh và phát ra những xung điện từ đều đặn. Xung điện từ của một số sao neutron như vậy có thể hướng về phía Trái Đất. Năm 1967, lần đầu tiên một xung như vậy thu được và các nhà khoa học đã gọi vật thể phát ra loại xung đó là pulsar.

Những sao neutron như vừa nêu có khối lượng tối thiểu là 1,4 lần khối lượng Mặt Trời và tối đa được ước tính là khoảng hơn 2 hoặc 3 lần khối lượng Mặt Trời. Con số hơn 2 hoặc 3 đó ngày nay vẫn chưa được tính hoàn toàn chính xác. Nó được gọi là giới hạn Tolman-Oppenheimer-Volkoff. Nếu như giới hạn Chandrasekhar cho biết khối lượng tối đa mà một sao lùn trắng có thể giữ ổn định - hay nói cách khác là tối thiểu để một lõi sao suy sập thành sao neutron, thì giới hạn Tolman-Oppenheimer-Volkoff là một giá trị ở mức cao hơn, với lực nén mạnh tới mức ngay cả neutron cũng không chịu nổi. Sự sụp đổ vật chất ở cấp độ tiếp theo, cũng là cấp độ cao nhất xảy ra. Toàn bộ khối neutron bị nén lại đến mức chúng dường như hoàn toàn biến mất, để lại một vùng giống như một lỗ thủng trong không-thời gian - một lỗ đen.

Trên thực tế, còn một số kịch bản khác về giai đoạn cuối của các sao nặng. Một số sao siêu nặng (khối lượng khoảng 40 lần Mặt Trời hoặc hơn) có cường độ phát xạ quá mạnh khiến vật chất lớp ngoài bị thổi bay vào không gian hết trước cả khi nó kịp phồng to thành sao siêu không lồ đỏ, trong khi lõi sao vẫn suy sập thành lỗ đen. Một số sao quá nặng được cho rằng có thể suy sập nhanh đến mức chúng trở thành lỗ đen trước khi xảy ra bất cứ giai đoạn nào vừa nêu do hấp dẫn hướng tâm quá lớn.

Đặng Vũ Tuấn Sơn

Trích từ sách "Vũ trụ: Xa hơn Mây Oort" (Universe: Beyond the Oort Cloud), xuất bản năm 2018. (Bổ sung: Bản hoàn thiện hơn là "Xa hơn Mây Oort: Tới ranh giới của không gian và thời gian" đã xuất bản đầu năm 2023.)