Header Ads

Thiên thể mang họ Lưu trong không gian vũ trụ

Vào năm 1992, một người phụ nữ nhỏ nhắn đã cùng đồng nghiệp của mình phát hiện ra thiên thể đầu tiên trong Vành đai Kuiper sau nhiều năm tìm kiếm, và nhờ phát hiện này mà người ta đã biết được sự tồn tại của Vành đai Kuiper băng giá ở xa xôi.

Mỗi khi mọi người bắt đầu tắt đèn đi ngủ, cô gái trẻ Jane Lưu lại bắt đầu một ngày làm việc mới trên đỉnh núi cao, sau khi thấp thỏm chờ ánh hoàng hôn đã tắt hẳn ở phía đường chân trời.

Mái vòm của chiếc kính thiên văn rù rì mở ra, và Jane Lưu lại ngồi trước máy tính điều khiển, cặm cụi lục tìm ở mọi ngóc ngách của bầu trời những thiên thể chẳng ai biết đến, và thậm chí các chuyên gia trong giới cũng coi là không tồn tại.

Nhưng rồi một hôm, tên tuổi người phụ nữ Á Đông ấy chợt bừng sáng, lưu danh cùng một ngôi sao nhỏ lang thang trên bầu trời - tiểu hành tinh 5430 Luu.

Giáo sư Lưu Lệ Hằng.
Giáo sư Lưu Lệ Hằng bên mô hình quỹ đạo thiên thể 1996 TL66.

Thoạt nhìn dáng người nhỏ nhắn, tóc ngang vai, người ta dễ dàng nhận biết được Jane Lưu (hay Lưu Lệ Hằng) là một người hoạt bát, mạnh mẽ, có máu phiêu lưu mạo hiểm, và đầy quyết đoán. Là một nhà thiên viên văn xuất sắc nhưng cô không chỉ biết đến công việc mà còn dành nhiều thời gian đọc sách, nghe nhạc, và đặc biệt là chia sẻ quỹ thời gian quý báu của mình cho các hoạt động nhân đạo bảo vệ trẻ em.

Một mối duyên hoàn toàn tình cờ đã đưa cô đến với thiên văn học, và từ đó tạo thành một niềm đam mê thực sự, khiến quyết định dấn thân vào cái nghiệp nghiên cứu thiên văn học. “Một lần thăm quan Phòng thí nghiệm phản lực JPL ở Pasadena, tôi đã bị hút hồn bởi những hình ảnh mà các phi thuyền gửi về. Không chút lưỡng lự, từ đó tôi đã chọn thiên văn học”, cô chia sẻ.

Cú hích đó đã đưa cô đến giảng đường Đại học danh tiếng Stanford và nhận bằng cử nhân khoa học vào năm 1984. Tiếp đó, Jane Lưu theo học nghiên cứu sinh tại hai thánh đường khoa học là Đại học California ở Bekeley và Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Một trong những may mắn lớn nhất của cô nữ nghiên cứu sinh này là đã được làm việc với người thầy cũng đồng thời là một trong những chuyên gia hàng đầu về vật lý học thiên thể, Gíao sư David C. Jewit.

Giữa vô vàn ngã rẽ của thiên văn học, đặc biệt là ngành vũ trụ học như thỏi nam châm hút rất nhiều nhà nghiên cứu trẻ khắp thế giới, nhưng Jane Lưu lại chọn cho mình một con đường riêng ít được ai khác quan tâm. Cô cho biết, được làm việc với người thầy đáng kính, cộng với máu phiêu lưu, thích quan sát thực tế và nhất là muốn trải nghiệm trong một lĩnh vực mới mẻ nên đã chọn nghiên cứu các thiên thể trong Hệ Mặt Trời.

Vào thời kỳ đó, giả thuyết về sự tồn tại một vành đai tiểu hành tinh nằm ngoài quỹ đạo của Hải Vương tinh bị đa số coi là điên rồ. Ý tưởng này được khởi phát từ những năm 1930, khi một số nhà thiên văn tiên đoán về sự tồn tại của một khoảng không gian rộng lớn cách Mặt Trời từ 30 đến 50 AU (đơn vị thiên văn, 1 AU bằng khoảng cách từ Mặt Trời tới Trái Đất ≈ 150 triệu cây số), gồm vô số các thiên thể nhỏ và phần lớn là băng đá.

Những thiên thể này, cũng như các hành tinh đều chuyển động trên những quỹ đạo khác nhau xung quanh Mặt Trời. Đến năm 1951, nhà thiên văn người Hà Lan là Gerard Kuiper đã đưa ra một mô hình hoàn chỉnh và sau đó vành đai này được đặt tên là Vành đai Kuiper.

Giáo sư Jane Lưu (hay Lưu Lệ Hằng) sanh năm 1963 ở Sài Gòn, Việt Nam Cộng hòa. Năm 1984 tốt nghiệp ngành vật lý tại Đại học Stanford. Học tiến sĩ ở Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Từ năm 1994, làm giáo sư tại Đại học Harvard rồi chuyển sang Đại học Leiden (Hà Lan). Sau đó cô trở về Mỹ làm việc tại Phòng thí nghiệm Lincoln của MIT cho đến nay.

Khi ý tưởng về Vành đai Kuiper đưa ra, rất nhiều nhà khoa học đã dị ứng đòi tẩy chay mô hình này và cho rằng, đó là một ý tưởng hão huyền. Họ khẳng định rằng ngoài rìa Hệ Mặt Trời là khoảng trống, và không tin vào sự tồn tại của một Vành đai gồm vô số các thiên thể như Kuiper đã dự đoán.

Nhưng điều này không những không làm nhụt chí cô nghiên cứu sinh trẻ Jane Lưu, mà ngược lại, như một ngọn lửa thổi bùng lên niềm khao khát được khám phá những điều mới lạ bấy lâu ấp ủ. Bất chấp sự phản đối của mọi người, hai thầy trò quyết tâm chứng minh Vành đai Kuiper là có thực.

“Lúc ấy, mọi người nói với chúng tôi Vành đai Kuiper là một ý tưởng hoang đường, và chính vì thế, chúng tôi không được hỗ trợ, giúp đỡ cho việc tìm kiếm Vành đai Kuiper”, Jane Lưu nhớ lại.

Do ít được sự ủng hộ của cộng đồng thiên văn nên hai thầy trò gặp không ít khó khăn trong việc tìm nguồn kinh phí hỗ trợ và đặc biệt là khó đặt lịch quan sát tại những đài thiên văn lớn. Jane Lưu cho biết, mặc dù việc sử dụng những kính thiên văn lớn là “mở” cho cộng đồng các nhà khoa học, nhưng lúc nào cũng có nhiều nhà thiên văn luôn “chầu trực” chờ đến lượt mình sử dụng kính thiên văn.

Để vượt qua được những ứng viên nặng ký, nhà thiên văn phải có một ý tưởng nghiên cứu tốt, khả thi và thời gian quan sát phải hợp lý. Điều tất nhiên là khi hai thầy trò theo đuổi những điều mà người ta cho là “hoang tưởng” thì không tránh khỏi những khó khăn đáng kể. Do không xin được tài trợ nghiên cứu, Jane Lưu và người thầy của mình đã phải tự bỏ tiền túi để làm nghiên cứu.

Đối với các nhà nghiên cứu thiên văn lý thuyết thì có khi chỉ cần một cái bàn và một chiếc máy tính là đủ để làm việc, nhưng công việc của các nhà thiên văn quan sát thì khác. Để thu thập các dữ liệu họ phải lặn lội đến các đài thiên văn đặt rải rác ở khắp nơi trên thế giới, Jane Lưu cho biết.

Những đài thiên văn này lại thường đặt ở những nơi hẻo lánh, cách xa ánh sáng văn minh thế giới, trên những đỉnh núi cao nơi mật độ không khí khô và loãng, hay những sa mạc rộng lớn với bầu trời lý tưởng cho quan sát các vì sao. Đối với một nam đồng nghiệp có sức khỏe tốt, sức chịu đựng dẻo dai thì làm việc trong điều kiện như vậy không phải là một thách thức lớn. Nhưng với Jane Lưu, một phụ nữ Á Đông nhỏ bé thì quả thực đây là một trải nghiệm không hề dễ dàng.

Jane Lưu cho biết chính vì máu mạo hiểm, đi đây đó nên “cái cực” của nghề lại là “sở thích” của cô. Vậy là liên tục kể từ năm 1987, năm nào Jane Lưu cũng khăn gói balô bay ra tận đảo Hawaii giữa Thái Bình Dương, nơi có kính thiên văn tối tân đặt trên đỉnh núi lửa đã tắt cao gần 4000 m ở Mauna Kea để quan sát và ghi chép. Ở đó, cô đã làm bạn với chiếc kính thiên văn đường kính 2,2 mét của Đại học Hawaii.

Ở đây, Mỗi khi mọi người bắt đầu tắt đèn đi ngủ, cô gái trẻ Jane Lưu lại bắt đầu một ngày làm việc mới trên đỉnh núi cao, sau khi thấp thỏm chờ ánh hoàng hôn đã tắt hẳn ở phía đường chân trời. Mái vòm của chiếc kính thiên văn rù rì mở ra, và Jane Lưu lại ngồi trước máy tính điều khiển, cặm cụi lục tìm ở mọi ngóc ngách của bầu trời những thiên thể chẳng ai biết đến, và thậm chí ngay cả các chuyên gia trong giới cũng coi là không tồn tại.

Ở độ cao như vậy, không khí rất loãng, áp suất thấp sẽ khiến bất cứ ai cũng luôn cảm thấy nôn nao khó chịu, mất ngủ triển miên. Đồng thời ở độ cao như vậy, nhiệt độ cũng xuống thấp, càng thêm thách thức sức chịu đựng của Jane Lưu.

Nhưng niềm đam mê khám phá và lòng kiên nhẫn đã giúp cô gái Việt nhỏ bé vượt qua sự cô đơn và lạnh lẽo của nghề “ngắm sao trời”. Cô luôn tự nhủ mình, “đức kiên nhẫn sẽ giúp bạn đi xa”. Ngày làm việc của Jane Lưu chỉ kết thúc khi ánh bình minh ló rạng.

Sau 7 năm ròng đánh vật với số lượng đồ sộ số liệu, một buổi tối đẹp trời ngày 30/8/1992, phân tích những hình ảnh mà kính thiên văn chụp được, sau khi tính toán cẩn thận, cô gái trẻ Jane Lưu như vỡ òa trong hạnh phúc khi phát hiện ra manh mối đầu tiên của Vành đai Kuiper.

Ban đầu, cô và GS. Jewit định đặt tên cho thiên thể này là Smiley – vốn là tên một điệp viên trong tiểu thuyết của nhà văn John Le Carre. Nhưng tên này đã được đặt cho một thiên thể khác nên cuối cùng Hiệp hội Thiên văn Quốc tế đặt cho thiên thể mà Jane Lưu tìm thấy là (15760) 1992 QB1.

Khám phá của Jane Lưu như tiếng chuông gióng lên trong đêm tối tĩnh lặng, đặt dấu chấm hết cho những nghi ngờ về sự tồn tại của Vành đai Kuiper. Cũng trong năm 1992, cô nghiên cứu sinh trẻ nhận được học bổng Hubble của Đại học California ở Bekeley và nhận học vị tiến sĩ tại Viện Công nghệ Massachusetts.

Không chỉ dừng ở đó, Jane Lưu và cộng sự đã phát hiện thêm hàng chục thiên thể từ Vành đai Kuiper trong những năm tiếp theo. Điều này càng củng cố niềm tin về sự hiện hữu của Vành đai Kuiper là có thật.

“Chúng tôi đã phát hiện có hàng triệu thiên thạch ngoài đó, bên mép rìa Hệ Mặt Trời, trong Vành đai Kuiper giống như hành tinh lùn Diêm Vương vậy. Khám phá này làm thay đổi hoàn toàn quan niệm của chúng ta về định nghĩa hành tinh là gì”, Jane Lưu nói.

Chứng minh sự tồn tại của Vành đai Kuiper được đánh giá là một cuộc cách mạng trong thiên văn học nói chung và vũ trụ học nói riêng. Những thiên thể có kích thước khác nhau, trong đó có rất nhiều thiên thể nhỏ có cấu tạo từ băng đá, sẽ cung cấp những thông tin giá trị về lịch sử hình thành Hệ Mặt Trời từ 5 tỉ năm về trước. Bởi những thiên thể này là những tàn tích cổ xưa nhất khi Hệ Mặt Trời bắt đầu hình thành và là những chất liệu cơ bản cấu tạo nên các hành tinh thể rắn.

Đặc biệt, khám phá này cũng sẽ mở ra một lĩnh vực nghiên cứu mới về động lực học các hành tinh, sự hình thành của Hệ Mặt Trời cũng như nguồn gốc sao chổi, sự sống trên Trái Đất và các hành tinh trong Hệ Mặt Trời.

Các nhà khoa học ngày nay nhất trí rằng những sao chổi chu kỳ ngắn đều có nguồn gốc từ Vành đai Kuiper. Nhân của những sao chổi này có đường kính từ vài km đến hơn một chục km, có khả năng chứa những chất liệu cần thiết cho sự sống. Khi sao chổi vao chạm vào một hình tinh, gặp các điều kiện thuận lợi thì có thể gieo mầm sự sống.

Những khám phá của Jane Lưu và đồng nghiệp đã giúp đưa ra cách phân loại mới các thiên thể trong Hệ Mặt Trời. Sau những phát hiện của Jane Lưu và GS. David C. Jewit, giới khoa học đã đổ xô vào tìm kiếm những thiên thể mới.

Và ngày nay, rất nhiều những thiên thể như vậy được phát hiện. Để vinh danh những đóng góp xuất sắc của Jane Lưu, tên của cô đã được đặt tên cho tiểu hành tinh 5430 Luu. Năm 1991, Hội Thiên văn Mỹ trao tặng cho nhà thiên văn trẻ này giải thưởng Annie J. Cannon trong Thiên văn học.

Đặc biệt, trong năm 2012, Jane Lưu vinh dự nhận được hai giải khoa học danh giá là giải thưởng Shaw Prize và giải thưởng Kavli Prize. Trong đó, giải thưởng  Kavli Prize được ví như “giải Nobel” trong thiên văn học. Giải thưởng Kavli Prize năm 2012 được trao cho ba nhà thiên văn học GS, David C. Jewitt (Đại học California - Los Angeles), Jane Lưu (Phòng thí nghiệm Lincoln, MIT) và Michael E. Brown (Viện Công nghệ California).

Giải thưởng Kavli Prize 2012 trao cho ba nhà khoa học vì “Phát hiện và mô tả Vành đai Kuiper và các thành viên lớn nhất của nó, công việc mà dẫn đến một bước tiến lớn trong sự hiểu biết về lịch sử của hệ thống hành tinh của chúng ta”.

Tuấn Anh
tham khảo Wikipedia English và Tạp chí Tia Sáng