Các quan sát và nghiên cứu hiện nay của cộng đồng thiên văn học cho thấy rằng Ngân Hà là một đĩa lớn có đường kính khoảng 200.000 năm ánh sáng. Chiếc đĩa này có hình xoắn ốc, dày ở giữa và mỏng ở các cạnh, hơi giống chiếc đĩa được sử dụng trong sân vận động (xem hình bên dưới).
Giới thiệu về Ngân Hà
Có khoảng 200 đến 400 tỷ ngôi sao trong Ngân Hà, và Mặt Trời của chúng ta là một trong số đó, một sao lùn màu vàng. Mặc dù sao lùn vàng không lớn nhưng khoảng 80% toàn bộ Ngân Hà là sao lùn đỏ. Sao lùn đỏ là những ngôi sao nhỏ nhất, nhỏ hơn nhiều so với mặt trời. Do đó, Mặt Trời có trọng lượng nhất định trong Ngân Hà.
Nhưng ngôi sao lớn nhất có khối lượng lớn hơn Mặt Trời gấp 200 lần. So với những ngôi sao như vậy, Mặt trời chỉ là một người em trai nhỏ bé.
Ngân Hà là một thiên hà xoắn ốc lớn với hai nhánh lớn và hai nhánh nhỏ hơn. Mặt trời nằm trên một nhánh gọi là Orion, cách trung tâm Ngân Hà khoảng 26.000 năm ánh sáng.
Ngân Hà không phải là một thiên hà bất động. Nó giống như một xoáy nước khổng lồ trong nước, liên tục xoay tròn. Do đó, Mặt Trời cũng chuyển động theo cánh tay của Ngân Hà, quay quanh tâm Ngân Hà với tốc độ khoảng 220 km/giây và quay quanh Ngân Hà khoảng 250 triệu lần (hình trên).
Nếu điều này xảy ra trên Trái Đất, 220 km/giây sẽ là một tốc độ đáng kinh ngạc. Nhưng trong không gian, trong một hệ thống khổng lồ có kích thước hàng chục nghìn năm ánh sáng, tốc độ này chẳng là gì cả. Không chỉ Mặt Trời mà hầu như tất cả các ngôi sao trong Ngân Hà đều chuyển động, với tốc độ từ hàng chục đến hàng trăm km mỗi giây.
Mặt trời không chỉ tự di chuyển một cách điên cuồng mà còn kéo tám hành tinh, cũng như nhiều hành tinh lùn, vệ tinh, tiểu hành tinh và nhiều mảnh vỡ và bụi lại với nhau. Trái Đất của chúng ta tất nhiên cũng nằm trong số đó, nhưng mặt trời dường như đứng yên so với chúng ta, đó là lý do tại sao chúng ta bối rối (hình trên).
Một giờ có 3600 giây và một năm có 31557600 giây. Mặt trời vẫn quay quanh Ngân Hà và di chuyển khoảng 7 tỷ km mỗi năm. Vậy tại sao các ngôi sao trên bầu trời dường như bất động mỗi ngày? Liệu chúng có chạy với cùng tốc độ với mặt trời không?
Câu trả lời của tôi là: Có, nhưng không
Điều này có nghĩa là gì? Nghĩa là, các ngôi sao (sao cố định) mà chúng ta nhìn thấy trên bầu trời thường chuyển động xung quanh tâm của Ngân Hà. Không còn nghi ngờ gì nữa, và đây chính là ý nghĩa của "có"; nhưng tốc độ chuyển động của những ngôi sao này không giống với mặt trời, một số nhanh, một số chậm; và hướng chuyển động của các ngôi sao khác nhau không hoàn toàn nhất quán so với mặt trời, một số chuyển động dọc, một số chuyển động ngang, một số tiến lại gần hoặc di chuyển ra xa, tạo nên chuyển động rõ ràng.
Vì đây là một phong trào đa dạng, nếu có một nhóm người xung quanh chúng ta cũng di chuyển theo những phong trào không đều như vậy thì vị trí của họ so với chúng ta không thể cố định được. Nhưng tại sao vị trí của những ngôi sao này vẫn không thay đổi? Nó không chỉ giữ nguyên như vậy sau một năm mà còn giữ nguyên như vậy ngay cả sau hàng ngàn năm.
Lưu ý đặc biệt: Ngoại trừ một số ít ngôi sao từ các thiên hà khác, tất cả các ngôi sao trên bầu trời đêm mà mắt người nhìn thấy đều thuộc về Ngân Hà.
Sự khác biệt giữa các ngôi sao và các hành tinh
Trên bầu trời đêm, mắt người thường chỉ có thể nhìn thấy năm hành tinh, đó là Sao Kim, Sao Mộc, Sao Thủy, Sao Hỏa và Sao Thổ. Phần còn lại là các ngôi sao. Các ngôi sao là những thiên thể tự phát ra ánh sáng và nhiệt. Bản thân các hành tinh không phát ra ánh sáng mà phát ra ánh sáng bằng cách phản xạ bức xạ ánh sáng từ các ngôi sao. Mặt trăng cũng là một hành tinh, nhưng nó quay quanh Trái đất và được phân loại là vệ tinh.
Những thứ duy nhất không chuyển động là các ngôi sao, trong khi vị trí của các hành tinh so với nhau lại thay đổi mỗi ngày. Trong suốt cuộc đời của một người, hoặc thậm chí hàng ngàn năm, ngoại trừ một vài hành tinh chuyển động, vị trí của các ngôi sao khác dường như không thay đổi nhiều. Đó là lý do tại sao tổ tiên chúng ta gọi những ngôi sao này là sao cố định, để phân biệt chúng với các hành tinh có vị trí thay đổi hàng ngày.
Vị trí của các ngôi sao là cố định, điều này có nghĩa là mối quan hệ về vị trí giữa các ngôi sao dường như không thay đổi nhiều, chứ không phải chúng không di chuyển trên bầu trời. So với Trái Đất, vị trí của các ngôi sao trên bầu trời cũng thay đổi hàng ngày. Điều này là do Trái Đất đang quay và tất cả các ngôi sao dường như đều chuyển động xung quanh Trái Đất.
Chỉ có một ngôi sao duy nhất về cơ bản không chuyển động, đó là Sao Bắc Đẩu. Vì nằm phía trên đường thẳng nối liền Cực Bắc của trục quay của Trái Đất nên Trái Đất quay quanh trục quay vô hình này. Người ta gọi khối cầu khổng lồ quay quanh Trái Đất, giống như khối cầu bao bọc Trái Đất, là thiên cầu.
Mặc dù vị trí của các ngôi sao trên thiên cầu này so với Trái đất thay đổi mỗi ngày, nhưng vị trí của chúng so với nhau dường như vẫn không thay đổi. Ví dụ, từ xưa đến nay, chòm sao Đại Hùng vẫn luôn có hình dạng chiếc thìa, còn sao Bắc Đẩu vẫn luôn dẫn đường cho loài người? Liệu tất cả chúng có chạy quanh Ngân Hà với cùng tốc độ và cùng hướng với Mặt Trời không?
Lý do rất đơn giản: họ ở quá xa chúng ta.
Tất cả chúng ta đều có trải nghiệm này trong cuộc sống: khi chúng ta đi bộ hoặc đi ô tô, quang cảnh xung quanh thay đổi và di chuyển nhanh chóng so với chúng ta, trong khi những ngọn núi xa xa hay mặt trăng trên bầu trời hầu như không di chuyển. Sau khi đi bộ một chặng đường dài, mối quan hệ của chúng với chúng ta dường như vẫn như vậy. Lời bài hát "Trăng chuyển động, tôi cũng chuyển động" mô tả cảnh tượng này.
Lý do tại sao vị trí tương đối của các hành tinh thay đổi mỗi ngày là vì chúng ở quá gần chúng ta so với các ngôi sao. Sao Thổ, hành tinh xa nhất so với chúng ta, cách xa trung bình chưa đến 1,5 tỷ km. Tất cả các hành tinh có thể nhìn thấy đều quay quanh mặt trời, vì vậy chúng ta có thể thấy vị trí tương đối của chúng thay đổi mỗi ngày. Ngôi sao gần nhất cách chúng ta 4,3 năm ánh sáng. Một năm ánh sáng dài 9,46 nghìn tỷ km, gấp hơn 6.300 lần khoảng cách đến Sao Thổ.
Do đó, ngay cả khi các ngôi sao di chuyển, khoảng cách của chúng đến chúng ta cũng cực kỳ nhỏ và khó có thể phân biệt được bằng mắt thường. Giống như khi chúng ta nhìn một người cách xa một km, nếu người đó di chuyển nửa mét trong một năm, bạn có thể nhìn thấy người đó không?
Mặt trời di chuyển khoảng 7 tỷ km mỗi năm qua Ngân Hà, có vẻ như là một khoảng cách rất lớn, nhưng khi tính theo thang không gian tính bằng năm ánh sáng, thì nó chỉ bằng 1/1351 năm ánh sáng. Những ngôi sao mà chúng ta nhìn thấy trên bầu trời bằng mắt thường, ngay cả khi chúng di chuyển với tốc độ 100 km/giây so với Mặt trời, thì cũng chỉ cách chúng ta khoảng 3,2 tỷ km trong một năm, tức chỉ bằng khoảng 1/3000 năm ánh sáng.
Những ngôi sao mà chúng ta nhìn thấy cách chúng ta hàng chục hoặc hàng trăm năm ánh sáng, và ngôi sao xa nhất, Eta Carinae, cách xa 7.500 năm ánh sáng.
Tại sao chòm sao Đại Hùng vẫn giữ nguyên vị trí kể từ thời cổ đại?
Bảy ngôi sao của chòm sao Bắc Đẩu không liên quan gì đến nhau, chỉ là vị trí rõ ràng của chúng trên bầu trời có vẻ hơi kỳ lạ đối với con người, điều này làm nảy sinh nhiều câu chuyện. Mỗi ngôi sao trong chòm sao Bắc Đẩu cách chúng ta một khoảng cách khác nhau. Ngôi sao xa nhất, Thiên Thư, cách chúng ta 124 năm ánh sáng, và ngôi sao gần nhất, Khai Dương, cách chúng ta 78,2 năm ánh sáng. Khoảng cách giữa chúng thậm chí còn lớn hơn khoảng cách này rất nhiều.
Nếu bảy ngôi sao này di chuyển lại gần hoặc ra xa nhau với tốc độ 100 km/giây, một năm sẽ tương đương với 1/3000 năm ánh sáng và 2000 năm sẽ tương đương với 0,6 năm ánh sáng. Khoảng cách 100 năm ánh sáng tương đương với việc gần hơn hoặc xa hơn 0,6 năm ánh sáng. Và nếu nhìn từ khoảng cách 100 năm ánh sáng, sẽ rất khó để phân biệt chúng bằng mắt thường.
Tất nhiên, nó có thể được đo bằng các dụng cụ chính xác, nhưng sự thay đổi này rất tinh tế. Đây là lý do tại sao chòm sao Đại Hùng nhìn thấy bằng mắt thường vẫn giữ nguyên hình dạng trong hàng ngàn năm. Trên thực tế, vị trí của chòm sao Bắc Đẩu không thay đổi nhiều lắm.
Theo quan sát và nghiên cứu của các nhà thiên văn học, Thiên Huyền, Dao Quang và Ngọc Hoành đều đang tiến về phía chúng ta với vận tốc biểu kiến lần lượt là 12, 11 và 9,3 km/giây. Hãy lấy Thiên Huyền làm ví dụ. Ngôi sao này cách chúng ta 79,4 năm ánh sáng. Nếu nó tiến đến gần chúng ta với tốc độ 12 km/giây, thì nó sẽ đi khoảng 380 triệu km trong một năm và 378,7 tỷ km trong 1.000 năm, tức là khoảng 0,04 năm ánh sáng hoặc 4% của 1 năm ánh sáng.
Vì vậy, so với khoảng cách từ Thiên Huyền đến chúng ta là 79,4 năm ánh sáng, sự khác biệt chỉ là 1/1985 trong 1000 năm. Ngôi sao này gần chúng ta hơn 1/1985. Có thể nhận biết bằng mắt thường không? Hơn nữa, tuổi thọ của con người chỉ kéo dài vài thập kỷ hoặc vài trăm năm. Kể cả khi bạn quan sát nó trong 100 năm từ khi sinh ra đến khi già đi, sự thay đổi của ngôi sao so với chúng ta chỉ là 1/19850, nên tất nhiên những gì bạn nhìn thấy sẽ không thay đổi.
Nhưng theo thời gian, vị trí của những ngôi sao này thay đổi đáng kể.
Ví dụ như chòm sao Đại Hùng. Dựa trên những thay đổi tương tác về vị trí của bảy ngôi sao, các nhà khoa học đã sử dụng mô hình máy tính để xác định mối quan hệ vị trí của chúng 100.000 năm trước và 100.000 năm sau: Chòm sao Bắc Đẩu có hình dạng hơi giống đầu mũi tên 100.000 năm trước, nhưng hiện tại nó có hình dạng giống như một chiếc thìa, và trong 100.000 năm nữa, nó sẽ có hình dạng giống như một chiếc xô trước xe nâng (xem hình trên).
Các nhà khoa học cũng phát hiện ra một hệ sao có số hiệu WISE J072003.20-084651.2, được đặt tên là "Sao Scholtz" vì nó được nhà thiên văn học Scholtz phát hiện. Đây là hệ sao đôi bao gồm hai ngôi sao lùn đỏ rất nhỏ, cách chúng ta khoảng 20 năm ánh sáng.
Khối lượng của ngôi sao chính gấp khoảng 86 lần khối lượng của Sao Mộc, tức là gấp 0,083 lần khối lượng của Mặt Trời. Thật khó tin là ngôi sao đi kèm lại nhỏ hơn. Khối lượng này chính là khối lượng tối thiểu cần thiết cho sự hình thành sao. Nếu nhỏ hơn thì không thể trở thành ngôi sao, do đó hai ngôi sao này rất mờ.
Dựa trên quỹ đạo của nó, các nhà khoa học đã phát hiện thông qua mô hình rằng hệ sao đôi này đã đi qua hệ mặt trời cách đây 70.000 năm và chỉ cách mặt trời 0,8 năm ánh sáng tại điểm gần nhất. Bạn nên biết rằng bán kính hấp dẫn của mặt trời được cho là khoảng 1 năm ánh sáng và ở rìa bán kính hấp dẫn có vành đai đám mây Oort, nơi có hàng nghìn tỷ sao chổi tụ tập.
Khoảng cách là 0,8 năm ánh sáng, điều đó có nghĩa là nó đã từng đi vào vành đai Đám mây Oort. 70.000 năm trước là thời kỳ hoạt động mạnh mẽ nhất khi tổ tiên của loài người, tức người Homo sapiens, bắt đầu cuộc di cư quy mô lớn từ Châu Phi đến khắp nơi trên thế giới. Tại sao lại không có thảm họa lớn nào xảy ra? Các nhà khoa học phân tích rằng có thể là do khối lượng của hai ngôi sao này quá nhỏ và chúng bay qua rất nhanh. Suy cho cùng, chúng chỉ cách nhau 0,8 năm ánh sáng nên không gây ra tác hại lớn cho các sinh vật trên Trái Đất.
Nếu ngôi sao này lớn hơn một chút, hạt giống của nhân loại có thể đã bị tiêu diệt từ lâu, và chúng ta sẽ không ngồi đây để nói về điều đó.
Trên thực tế, mọi thiên thể đều tương tác với Mặt trời.
Ví dụ, Proxima Centauri, ngôi sao gần chúng ta nhất, chỉ cách chúng ta 4,22 năm ánh sáng và đang tiến lại gần chúng ta. Theo mô hình khoa học, trong khoảng 3.000 năm nữa, Proxima Centauri sẽ chỉ cách chúng ta 3 năm ánh sáng; và trong 80.000 năm nữa, Proxima Centauri rất có thể sẽ đi vào hệ mặt trời và hình thành nên một hệ sao đôi với mặt trời.
Quay ngược lại xa hơn, Ngân Hà và thiên hà Andromeda đang di chuyển lại gần nhau hơn với tốc độ khoảng 300 km/giây do lực hấp dẫn cực lớn giữa chúng. Chúng sẽ va chạm với nhau trong vòng 3 đến 4 tỷ năm tới. Lúc đó cảnh tượng sẽ ra sao nhỉ? Chúng ta hãy cùng chờ xem.
Do đó, chúng ta không thể nói rằng Mặt trời di chuyển 7 tỷ km trong một năm và các ngôi sao xung quanh không thay đổi. Chúng ta chỉ có thể nói rằng sự thay đổi này rất nhỏ và khó có thể phát hiện bằng mắt thường trong thời gian ngắn. Không gian rộng lớn được đo bằng năm ánh sáng và bất kỳ vật thể nào chuyển động đều rất chậm so với một năm ánh sáng.
Nhưng theo thời gian, những thay đổi về vị trí này sẽ trở nên dễ nhận thấy. Vì vậy, chỉ cần chúng ta sống đủ lâu, chúng ta có thể thấy biển sao thay đổi liên tục theo gió mây bay. Chúng ta hãy cùng chờ đợi, theo dõi chòm sao Đại Hùng dần chuyển thành hình chiếc xô, chờ hệ mặt trời trở thành hệ sao đôi và chiêm ngưỡng sự hùng vĩ và tráng lệ của vụ va chạm giữa Ngân Hà và thiên hà Andromeda (hình trên).
Bạn có sẵn sàng cùng nhau mong đợi điều đó không? Chào mừng bạn đến thảo luận, cảm ơn bạn đã đọc.
Bản quyền thuộc về Space-Time Communication. Vi phạm và đạo văn là hành vi phi đạo đức. Xin hãy hiểu và hợp tác.
