QUẨN SAO VÀ TẬP SAO
Có bao nhiêu vì sao trên bầu trời? Thoạt nhìn tưởng rằng trả lời câu hỏi này rất khó. Chẳng phải vô cớ mà hàng bao thế kỷ từ trước tới nay các nhà thơ khi nói về các vì sao thường dùng mỹ từ “vô vàn”, “hằng hà sa số” đó sao. Trên thực tế thì không phải như vậy. Đếm các vì sao là điều khá đơn giản. Trong điều kiện quan sát thuận lợi, tức là trong một đêm trời quang không trăng, một người có thị lực tốt cố thể đếm được cả thảy chỉ có 3000 vì sao. Cũng có khoảng ngần ấy sao nữa nằm phía dưới chân trời. Trong số 6000 sao này, phần lớn là các sao yếu khó nhìn rõ bằng mắt. Số sao sáng khá ít và nổi bật trên nền chung.
Để dễ dàng hơn khi xác định các sao trên trời, tổ tiên của chúng ta đã phân chia các sao thành từng nhóm gọi là chòm sao. Trong đủ kiều kết hợp lạ kỳ của các sao, con người đã tưởng tượng ra các hình người và động vật, các quái vật trong thần thoại cổ tích và các vật dụng gia đình. Các chòm sao bao gồm các sao cùng nằm trong một hướng nhìn từ phía chúng ta. Nhưng khoảng cách đến chúng thì có thể rất khác nhau tức là chúng chỉ gần nhau một cách biểu kiến. Và có tồn tại hay không trên thực tế sự phân nhóm vật lý trong các vì sao có liên kết với nhau bởi những đặc tính nào đó?
Một khu vực của Ngân Hà
Một vài sao trong phần “Cán gàu” của chòm gấu lớn tuy nằm cách xa nhau nhứng đối với người quan sát trên Trái Đất, chúng được quy chiếu lên cùng một khu vực của thiên cầu
Người Hy Lạp cổ đại đã ngờ rằng, các sao nằm cách chúng ta những khoảng cách khác nhau. Vào thế kỷ XVIII các nhà khoa học đã không còn nghi ngờ gì về điều này. Vào thời Ixaac Niutơn, các nhà thiên văn cho rằng các sao phân bố đồng đều trong khắp Vũ Trụ vô tận. Các quan sát của Uyliam Hecsen đã bác bỏ y kiến này. Bằng một kính thiên văn lớn nhất hồi bấy giờ, Hecsen nghiên cứu sự phân bố của các sao yếu trên bầu trời. Sự thống kê tỷ mỷ số lượng các vì sao chỉ ra rằng chúng phân bố tản mạn không đồng đều trên bầu trời. Nhiều sao trong số đó tập hợp thành các nhóm khăng khít, Hecsen gọi chúng là các "đám sao", mà thuật ngữ ngày nay gọi là quần sao hoặc tổ sao (tiếng Anh: (star) cluster; tiếng Pháp: amas (stellaire); tiếng Hán: tinh đoàn, tinh quần). Trước Hecsen, các nhà thiên văn đã biết rằng trên bầu trời có thể quan sát được không chỉ các vì sao mà cả các vết tinh vân mờ. Năm 1781, nhà bác học Pháp "tay thợ vợt sao chổi" Saclơ Metxiê lập ra một danh mục các tinh vân đó, bao gồm 103 vết. Bằng kính thiên văn công suất mạnh của mình, Hecsen phát hiện ra rằng nhiều đối tượng mà Metxiê gọi là vết thực ra lại là các nhóm khăng khít gồm các sao nhỏ yếu: các quần sao.
Ông đã mô tả được tất cả hơn 2000 quần sao. Trong số đó có cả các cụm đã biết tới từ xa xưa (như cụm sao Tua Rua trong chòm Con Trâu và cụm Máng Cỏ trong chòm Con Cua), nhưng phần lớn dược Hecsen phát hiện. Số lượng quá lớn các đám sao khiến nhà khoa học này tin rằng, ít nhất cũng phải có một số nhóm sao không phải là biểu kiến mà là các nhóm sao thực sự, tức là các thành viên trong nhóm liên kết bởi lực hấp dẫn lẫn nhau.
Thoạt đầu Hecsen cho rằng ông đã thành công trong khám phá ra các "đảo sao", tức là các quần sao lớn túm tụm trong Vũ Trụ và tương tự như Thiên Hà mà chúng ta sống. Sau đó ông phát hiện ra rằng, ít ra cũng có một phần trong số đó thuộc về hệ sao của chúng ta (hệ Ngân Hà).
Các quan sát ở thế kỷ XIX cho phép xác định rằng, các “đám sao" của Hecsen có thể dễ dàng phân ra làm hai loại theo hình dạng bên ngoài của chúng. Loại thứ nhất gọi là quần sao cầu (tiếng Anh: globular cluster; tiếng Pháp: amas globulaire) do hình cầu của chúng. Ở các vùng phía ngoài các quần sao này, qua kính thiên văn phát hiện được rất nhiều sao yếu. Tuy nhiên, ở trung tâm quần sao, các sao tập trung chi chít đến nỗi trông như một khối sáng liền tù tì. Có điều lạ là tất cả các quần sao cầu chỉ quan sát được ở một bên của bầu trời, ở nửa thiên cầu có tâm nằm trong chòm sao Cung Thủ.
Loại quần sao thứ hai là quần sao tản mạn còn gọi là quần sao thiên hà (tiếng Anh: galactic cluster, tiếng Pháp: omas galactique), nhưng tên gọi phổ biến nhất hiện nay là quần sao mở (tiếng Anh: open cluster; tiếng Pháp: amas ouvel)- chỉ có thể gặp được trong phạm vi của Ngân Hà hoặc gần nó. So với quần sao cầu, quần sao tản mạn có mật độ sao nhỏ hơn và không có hình dạng rõ ràng.
Việc nghiên cứu kỹ lưỡng các quần sao mới dược bắt đầu vào thế kỷ XX. So với thời Hecsen , hiểu biết của chúng ta về quần sao tăng lên rất nhiều. Hiện nay quần sao được hiểu là các nhóm sao, liên quan với nhau bởi nguồn gốc chúng bởi vị trí trong không gian và chuyển động chung. Đây chính là điểm khác biệt giữa quần sao và chòm sao. Các chòm sao chỉ là kết quả của sự trùng hợp vị trí ngẫu nhiên trên bầu trời. Việc phân chia quần sao thành quần sao cầu và quần sao mở vẫn được duy trì và trong nửa sau của thế kỷ XX, người ta bổ sung thêm một loại nhóm sao nữa là tập sao (trong Anh: stellar association , tiếng Hán: tinh hiệp).
Các nghiên cứu sâu hơn phát hiện rằng, quần sao cầu và quần sao mở không chỉ khác nhau bởi bề ngoài, số lượng và mật độ sao. Chúng còn khác nhau bởi thành phần hoá học vị trí trong Thiên Hà, độ tuổi và các kiểu sao trong quần sao.
