Các nhà khoa học tại Cơ quan không gian châu Âu (ESA) đã thiết kế thành công môi trường yên lặng nhất trong vũ trụ đã biết, mở đường cho các máy dò sóng hấp dẫn tìm kiếm tín hiệu của loại sóng này sâu trong không gian.
Tháng 12 năm 2015, ESA đã phóng tàu không gian LISA Pathfinder mang theo hai khối kim loại thử nghiệm làm bằng vàng và bạch kim để xem liệu có thể đặt chúng ở vị trí để chúng tham gia sự rơi tự do một cách hoàn hảo, tức là chỉ tham gia chuyển động trên quĩ đạo quanh Mặt Trời và khoảng cách giữa chúng là tuyệt đối không thay đổi, không có bất cứ khối lượng nào khác dù chỉ nhỏ như của một con muỗi có thể làm thay đổi lực hấp dẫn khiến chúng bị thay đổi khoảng cách với nhau.
Trong bài báo phát hành hôm thứ ba (7/6) vừa qua trên Physical Review Letters, các nhà khoa học ESA đã công bố rằng LISA Pathfinder không chỉ chứng minh được công nghệ này, mà nó còn vượt quá cả sự mong đợi của họ. Các khối kim loại thử nghiệm rơi tự do trong không gian, chịu ảnh hưởng chỉ bởi lực hấp dẫn với độ chính xác gấp 5 lần so với kì vọng ban đầu. Mặc dù LISA Pathfinder không được thiết kế để phát hiện sóng hấp dẫn, nó đã chứng minh rằng các nhà khoa học có thể thực hiện điều đó ngoài không gian.
"Bây giờ, chúng tôi đã hoàn toàn sẵn sàng để nhảy vọt," Fabio Favata của ESA tuyên bố trong cuộc họp báo thứ ba vừa qua tại Trung tâm thiên văn học không gian châu Âu ở Madrid, Tây Ban Nha. "Chúng tôi không chỉ học dược cách đi mà còn chạy rất ổn. Và bây giờ chúng tôi đã sẵn sàng cho một cuộc marathon lớn."
Tìm kiếm ngoài không gian
Sóng hấp dẫn là những biến động trong không thời gian xuất phát từ những sự kiện lớn của vũ trụ như supernova hay va chạm của các lỗ đen. Nhưng các dao động trong không-thời gian là rất nhỏ. Khi đài quan sát LIGO đặt trên mặt đất phát hiện sóng hấp dẫn lần đầu tiên vào tháng 9 năm ngoái, sóng này đã làm độ dài 4km của cánh tay LIGO co ngắn đi một đoạn chỉ bằng một phần mười nghìn đường kính của một proton.
Giờ đây khi LISA Pathfinder đã thành công, các nhà khoa học ESA sẽ bắt đầu việc xây dựng máy dò sóng đặt ngoài không gian, eLISA, dự kiến sẽ đưa lên quĩ đạo vào năm 2034. Máy dò sẽ gồm ba tàu không gian được gọi là một "mẹ" và hai "con gái" nằm ở vị trí tạo thành một tam giác đều mà mỗi cạnh dài 5 triệu km. Khi một sóng đi qua những cánh tay này, nó sẽ gây ra biến đổi rõ nét hơn nhiều so với cánh tay 4km của LIGO.
Khi eLISA bắt đầu được đưa vào hoạt động, nó sẽ xác định tần số của các sóng hấp dẫn mà những thiết bị mặt đất như LIGO không thể làm được. Sóng hấp dẫn có một dải tần số dài, tương tự như sự khác nhau giữa ánh sáng biểu kiến và bức xạ hồng ngoại. Máy dò mặt đất như LIGO có thể đo được các sóng tần số cao hơn, nhưng eLISA được đặt ngoài không gian sẽ có thể phát hiện các sóng tần số thấp hơn.
"Mỗi lần chúng ta mở ra một cửa sổ mới vào vũ trụ, chúng ta lại thấy những điều mà chúng ta không ngờ tới," Paul MacNamara, nhà khoa học của dự án LISA Pathfinder cho biết.
Đích đến còn xa
"Nhiệm vụ mà chúng tôi ăn mừng hôm nay là một bước tiến trọng yếu cho việc phát triển một đài quan sát sóng hấp dẫn, nhưng vẫn còn những công nghệ khác còn chưa có được," Favata nói.
Chẳng hạn, laser sẽ kết nối cánh tay dài 5 triệu km của eLISA còn chưa tồn tại, nhưng các nhà khoa học đã đang làm việc để giải quyết vấn đề này. Họ sẽ cần thiết kế laser đủ mạnh để kết nối các phần của eLISA với nhau, nhưng không làm phá vỡ những chi tiết tinh vi của thiết bị.
Khi nào và bằng cách này mọi thứ sẽ được chuẩn bị đủ vẫn còn phải chờ đợi, và theo Favata thì công nghệ sẽ "sẵn sàng khi nó sẵn sàng". Nhưng thứ ba vừa qua đã thực sự là một cột mốc quan trọng cho việc quan sát sóng hấp dẫn từ ngoài không gian của thiên văn học. Thậm chí nó chứng minh rằng đây có thể thực sự là bước tiến lớn đầu tiên.
Bryan
Theo Astronomy
