Tài liệu: sự dịch chuyển của các vạch quang phổ

Tài liệu
sự dịch chuyển của các vạch quang phổ

Nội dung

SỰ DỊCH CHUYỂN CỦA CÁC VẠCH QUANG PHỔ

 

Những dao động điện từ do các nguyên tử bức xạ, đã từ lâu được sử dụng như những chiếc đồng hồ lý tưởng. Nếu đo tần số bức xạ của hai nguyên tử như nhau trong những điều kiện như nhau thì kết quả luôn luôn là một.

Bây giờ ta hình dung rằng các nguyên tử đứng ở hạt nơi khác nhau, một nguyên tử bức xạ từ vị trí gần bề mặt của Mặt Trời, còn nguyên tử thứ hai thì ở trong phòng thí nghiệm trên Trái Đất. Trường hấp dẫn tác động tên thời gian như sau: trường càng mạnh thì thời gian đi càng chậm. Ở nguyên tử trên Mặt Trời nơi mà trường mạnh hơn thì tần số bức xạ thấp hơn so với nguyên tử trên Trái Đất tức là phổ bị dịch đi về miền đỏ. Thật ra độ dịch chuyển nhỏ đến mức không thể đo được. Tuy nhiên ở miền xa của Vũ trụ có những đối tượng mà ở bên chúng có thể có những hiệu ứng mạnh hơn nhiều. Ví dụ, sao lùn trắng trong hệ sao đôi Thiên Lang (Sirius) có mật độ vượt quá mật độ của nước 30 nghìn lần. Cường độ trường hấp dẫn ở lân cận sao này lớn đến độ có thể đo được sự giảm đi của tần số bức xạ. Walter Sidney Adams (1876 - 1956), một cộng tác viên của đài thiên văn Mỹ ở Núi Wilson, đã xác định được độ dịch của các vạch riêng biệt trong phổ hyđro của sao lùn trong và độ dịch này trùng với những tính toán trong lý thuyết tương đối rộng.

Một thí nghiệm lý thú hơn thuộc loại này đã được thực hiện bởi các chuyên gia Trường Đại học Tổng hợp Harvard cùng với Cục không gian Vũ trụ của Mỹ (NASA) vào tháng 6 năm 1976. Những chiếc đồng hồ nguyên tử siêu chính xác đã được tên lửa đưa lên độ cao gần 10 nghìn km; thời gian mà những chiếc đồng hồ này chỉ ra được so sánh với thời gian chỉ ra bởi những chiếc đồng hồ như vậy ở trên Trái Đất. Hiệu số các thế hấp dẫn trên mặt hành tinh và trên tên lửa đã đưa đến việc những chiếc đồng hồ trên quỹ đạo chạy nhanh lên. Sự tương ứng với các công thức của lý thuyết Einstein đúng với độ chính xác tương đối 0,0001 %.

NHỮNG THẤU KÍNH HẤP DẪN

Năm 1979 các thà thiên văn học khi nghiên cứu quasar đôi QSO 0957+561 đã nhận thấy rằng phổ bức xạ và vận tốc xa rời nhau của cả hai thành phần hoàn toàn trùng nhau. Một giả thiết xuất hiện: trên thực tế đó không phải là hai đối tượng khác nhau, mà là ảnh kép của một đối tượng. Sự tách đôi đối tượng có thể xảy ra nếu giữa quasar và người quan sát có một khối lượng khổng lồ. Khi đó hiệu ứng tia ánh sáng bị cong, khi nó đi bao lấy khối lượng này (hiệu ứng này được lý thuyết tương đối rộng tiên đoán) sẽ dẫn đến hiện tượng tương tự như tác động của thấu kính và thay vào chỗ một đối tượng sẽ thấy được hai đối tượng. Hệ thống các khối lượng hấp dẫn - các thiên hà hay các quasar tạo ra những hình ảnh của các đối tượng ngoài thiên hà, được gọi là thấu kính hấp dẫn.

Những tính toán chặt chẽ dựa trên những phương trình lý thuyết tương đối rộng, đã chỉ  ra rằng số các hình ảnh phải lẻ. Thực vậy, hình ảnh thê ba, mặc đù rất mờ, song vẫn thấy được trên các bức ảnh quasar 0957+561 mà người ta thu được qua kính viễn vọng vô tuyến ở New Mexico (Mỹ). Hơn nữa, người ta còn phát hiện được một ảnh năm hình của quasar QSO 1115+080. Sự có mặt của ảnh nhiều hình cho phép nâng cao độ chính xác giá trị của hằng số Huble. Thấu kính, hấp đẫn tạo ra những hiệu ứng nói trên, bao gồm khối lượng lớn các quần thiên hà; đường kính của nó, theo những đánh giá gần đúng, vượt quá hàng triệu năm ánh sáng.

Trường hấp dẫn của một sao riêng biệt hay một hành tinh cũng làm lệch ánh sáng nhưng yếu hơn nhiều. Sự tách các hình ảnh là rất nhỏ, cỡ 0,001 giây góc; tuy nhiên có thể quan sát được rõ ràng sự thay đổi độ sáng của sao qua thấu kính, do sự dịch chuyển của sao, thấu kính và người quan sát gây ra. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng vi thấu kính hoá  các sao. . .

Năm 1984 người ta đã đề xuất sử dụng hiện tượng vi thấu kính hoà các sao của các thiên hà gần nhất để tìm khối lượng ẩn, hay vật chất tối, chiếm vị trí giữa các thiên hà hay bên trong chúng (ý tưởng này do nhà vật lý thiên văn người Ba Lan Bogdan Pachinski làm việc tại Mỹ, đưa ra). Năm 1989 một nhóm các nhà thiên văn của Viện Thiên văn học Quốc gia mang tên P. K. Sternberg (thuộc Trường Đại học Tổng hợp Quốc gia Moskva) dưới sự chỉ đạo của Michail Vasilyevich Sazhin bắt đầu tìm các hiệu ứng của hiện tượng vi thấu kính hoá. Sau đó hai năm các nhà bác học Mỹ và Úc cũng bắt đầu tiến hành thực hiện dự án MACHO để phát hiện hiện tượng vi thấu kính hoá các sao của đám Mây Magellan Lớn nhờ các khối lượng ẩn của Thiên hà của chúng ta. Đồng thời các nhà bác học Pháp và Chilê cũng tiến hành thí nghiệm tương tự có tên là ERROS. Trong thời gian hai năm trong phạm vi các dự án đó người ta đã quan sát vài triệu sao. Năm 1992 một nhóm các nhà bác học Mỹ và Ba Lan đã nghiên cứu những hiệu ứng này trong thí nghiệm OGLE. Kết quả là trên 50 trường hợp hiện tượng vi thấu kính hoá các sao đã được phát hiện. Sự tính toán các kết quả quan sát đã chỉ ra rằng ít nhất một nửa khối ẩn của Thiên Hà của chúng ta được tạo nên từ những vật thể tối (không bức xạ) có khối lượng nhỏ hơn nhiều khối lượng Mặt Trời - đó là các sao đã nguội hoặc các hành tinh kiểu Sao Mộc.




Nguồn: bachkhoatrithuc.vn/encyclopedia/1193-02-633399626748125000/Nhung-bang-chung-thuc-nghiem-cua-ly-thuye...


Chưa có phản hồi
Bạn vui lòng Đăng nhập để bình luận