Làm thế nào để đo khoảng cách giữa chúng ta đến các vì sao?

Khoa học thường thức

Có rất nhiều cách đo khoảng cách đến các vì sao. Cố nhiên các vì sao có cái sáng hơn, có cái tối hơn. Nói chung, những cái trông thấy mờ mờ ảo ảo thì ở cách chúng ta rất xa. Ngược lại, sao Ngưu Lang và sao Chức Nữ có độ sáng cấp 1 thì tương đối gần chúng ta. Vì vậy, có thể đo được vị trí của các sao vấy một cách chính xác. Khi đo, chúng ta cần phải lấy các số đo các vì sao mờ yếu ở gần các ngôi sao được đo (phần lớn là các vì sao ở xa hơn) làm nền.

Phương pháp đạc tam giác

Theo Howstuffworks, phương pháp đầu tiên mà giới thiên văn học sử dụng là đạc tam giác. Các nhà khoa học đã biết quỹ đạo trái đất quay xung quanh mặt trời có đường kính 300 triệu km. Người ta sẽ sử dụng kính viễn vọng để quan sát một ngôi sao nào đó trong khoảng thời gian một ngày, sau đó tiếp tục quan sát nó một lần nữa sau 6 tháng.

Các nhà thiên văn học sẽ dựa vào lần quan sát đầu tiên và lần thứ hai, khi trái đất quay nửa vòng quỹ đạo quanh mặt trời, để vẽ một tam giác có đỉnh là ngôi sao mà họ cần đo. Đáy của tam giác có chiều dài là 300 triệu km. Bằng cách xác định góc nhìn từ trái đất đến vật thể cùng sự khác biệt về ánh sáng giữa hai lần quan sát, con người sẽ tìm ra khoảng cách từ trái đất đến ngôi sao. Đơn vị đo khoảng cách giữa các ngôi sao là năm ánh sáng. Tuy nhiên, con người chỉ có thể áp dụng kỹ thuật đạc tam giác đối với các vật thể cách trái đất khoảng 400 năm ánh sáng.

a

Thế là, tuy những ngôi sao xa mờ yếu phía sau không biến động nhưng đem đối chiếu những ngôi sao tương đối gần với những ngôi sao ở phía sau, tuy biến động rất nhỏ, song vẫn dịch sang trái hoặc dịch sang phải theo chu kỳ 1 năm. Nếu dùng đơn vị đo góc để biểu thị thì sao Ngưu Lang cách xa 8,6 năm ánh sáng chỉ lệch đi có 0,7 giây.

Phương pháp Parallax

Người ta sẽ lấy một ngôi sao gần trái đất làm chuẩn, sau đó sử dụng kính viễn vọng để quan sát đối tượng trong hai lần tương tự như kỹ thuật đạc tam giác. Dữ liệu từ những lần quan sát sẽ giúp các nhà khoa học vẽ hai hình tam giác có chung đỉnh là ngôi sao. Các nhà thiên văn học sử dụng phương pháp lượng giác để tính toán khoảng cách đến vật thể cần đo.

a

Theo Science Meets Religion, với kính viễn vọng Hubble, con người có thể áp dụng phương pháp Parallax để phát hiện những hành tinh ở khoảng cách tới 10.000 năm ánh sáng. Tuy nhiên, với những thiên hà nằm quá xa, giới thiên văn không thể tính toán bằng phương pháp đạc tam giác và Parallax, mà sử dụng kỹ thuật đo độ sáng dựa vào quang phổ ánh sáng phát ra từ ngôi sao đó.

Họ sử dụng các phương tiện kỹ thuật hiện đại để xác định quang phổ ánh sáng phát ra từ ngôi sao. Ánh sáng từ mỗi ngôi sao sẽ có quang phổ khác nhau tùy thuộc vào cường độ và khoảng cách. Dựa vào màu sắc, chuyên gia có thể xác định độ sáng thực tế của vật thể, sau đó so sánh với ánh sáng của ngôi sao làm chuẩn để tính toán khoảng cách đến trái đất. Kỹ thuật này có thể giúp con người xác định các vật thể cách trái đất hàng trăm triệu năm ánh sáng.