Vệt sao quay quanh bầu trời phương Nam

Ngay lúc này, khi bạn đang ngồi yên đọc dòng chữ này, mặt đất dưới chân bạn không hề đứng yên. Nó đang lao đi nhanh hơn một chiếc máy bay chở khách. Nhanh hơn cả tiếng động truyền trong không khí sát mặt biển. Vậy mà bạn không thấy gió tạt vào mặt, không thấy chóng mặt, cũng không cần bám vào đâu cả.

Có một tấm ảnh chụp ở Chile đã bắt được chuyển động vô hình đó.

Chuyện đã xảy ra ở một sa mạc bên kia Trái Đất

Tấm ảnh được chụp tại Đài quan sát Paranal của ESO, nằm ở Chile, một nước ở Nam Mỹ. Nơi này ở vào khoảng 25 độ vĩ nam, tức là khá gần xích đạo nhưng đã thuộc nửa dưới của Trái Đất.

Người chụp không làm gì phức tạp. Máy ảnh được đặt lên chân máy (tripod), tức là cái giá ba chân giữ cho máy đứng im tuyệt đối. Rồi máy chụp liên tiếp 300 tấm, mỗi tấm phơi sáng 25 giây. Phơi sáng nghĩa là mở cửa máy ảnh ra thật lâu để hứng ánh sáng yếu ớt của các ngôi sao, giống như bạn để cái chậu ngoài trời hứng mưa nhỏ, phải chờ lâu mới có nước.

Sau đó, cả 300 tấm được chồng lên nhau bằng máy tính thành một tấm duy nhất.

Bạn thử nhân thử xem. 300 tấm nhân 25 giây là 7.500 giây, tức hơn hai tiếng đồng hồ. Đúng bằng thời gian ngồi xem một bộ phim rạp. Suốt hai tiếng ấy, người chụp chỉ đứng chờ giữa sa mạc lạnh.

Và kết quả thì đáng để chờ. Trong tấm ảnh ghép, các ngôi sao không còn là những chấm sáng nữa. Chúng kéo dài thành những cung tròn, cung nọ lồng trong cung kia, tất cả cùng quay quanh một điểm.

Sao không chạy, chính chúng ta đang quay

Đây là chỗ dễ hiểu nhầm nhất. Nhìn ảnh, ai cũng tưởng các ngôi sao đã bay vòng quanh bầu trời trong hai tiếng đó.

Không phải. Các ngôi sao gần như đứng yên. Thứ quay là Trái Đất, và cái máy ảnh nằm trên Trái Đất nên nó quay theo.

Ở vĩ độ của Paranal, chuyển động quay ấy đưa mặt đất trôi về hướng đông với tốc độ hơn 1.500 ki lô mét mỗi giờ. Con số này nói suông thì khó hình dung, nên hãy đổi sang thứ bạn từng thấy. Quãng đường bay từ Hà Nội vào Sài Gòn, một chiếc máy bay phải mất khoảng hai tiếng. Còn mặt đất ở Paranal đi hết một quãng dài hơn thế trong chưa tới một tiếng.

Nói cách khác, mặt đất ở đó nhanh hơn cả tốc độ âm thanh trong không khí sát mực nước biển. Nếu bạn hét một tiếng, mặt đất còn chạy nhanh hơn tiếng hét của chính bạn.

Vậy sao không ai cảm thấy gì?

Vì mọi thứ quanh bạn cùng quay đều với nhau. Bạn, cái ghế, ngôi nhà, không khí trong phòng, tất cả đi cùng một vận tốc, không thứ nào vượt lên hay tụt lại. Giống như khi bạn ngồi trên tàu hoả chạy êm và ổn định. Bạn vẫn rót nước được bình thường, vẫn thấy cái bàn trước mặt đứng yên, dù cả toa tàu đang lao đi. Cái mà cơ thể người cảm nhận được là sự thay đổi tốc độ, chứ không phải bản thân tốc độ.

Cái tâm của những vòng tròn

Nhìn kỹ tấm ảnh, mọi cung sáng đều xoay quanh đúng một điểm. Điểm đó có tên: thiên cực nam (south celestial pole).

Hãy tưởng tượng Trái Đất là một con quay khổng lồ, có một cái trục xuyên qua giữa. Bây giờ kéo dài cái trục ấy ra ngoài không gian, về phía nam. Chỗ nó chỉ tới trên bầu trời chính là thiên cực nam. Bầu trời trông như quay quanh điểm đó, vì đó là hướng trục quay của chính chúng ta.

Đây cũng là lý do các cung sáng có độ dài khác nhau. Ngôi sao càng gần tâm thì vẽ ra cung càng ngắn, càng xa tâm thì vệt càng dài. Y như khi bạn quay tròn một chiếc ô: điểm ở giữa gần như đứng im, còn mép ngoài thì quét cả một vòng rộng.

Nằm ngay phía dưới cái tâm đó, trong tiền cảnh tấm ảnh, có một chiếc kính thiên văn. Đó là kính phụ trợ AT 3 của đài quan sát, gương chính rộng 1,8 mét, tức là cao gần bằng một người lớn. Nó không phải đạo cụ trang trí. Chiếc kính này đang hoạt động thật, chỉ được chiếu sáng mờ mờ để lọt vào khung hình cùng với bầu trời.

Tấm ảnh được giới thiệu trong mục Ảnh thiên văn trong ngày (Astronomy Picture of the Day) của NASA. Trang chính của mục này đang được chuyển từ địa chỉ apod.nasa.gov sang science.nasa.gov/apod. Ảnh của ngày hôm sau có tên "pixels in space".

Bạn thử được ở nhà

Việc này không cần thiết bị đắt tiền.

Chọn một đêm trời quang, càng ít đèn đường càng tốt. Đặt điện thoại tựa chắc vào một vật cố định, chẳng hạn chồng sách hay bậu cửa sổ, sao cho nó không nhúc nhích chút nào. Bật chế độ phơi sáng lâu nếu máy có, hoặc chụp thật nhiều tấm liên tiếp rồi ghép lại bằng một phần mềm ghép ảnh.

Chúng ta ở Việt Nam, thuộc bán cầu bắc, nên đừng tìm thiên cực nam. Hãy hướng máy về phía sao Bắc Đẩu. Tâm vòng quay của bầu trời phương Bắc nằm ở đó.

Nhớ kiên nhẫn. Người chụp ở Paranal đã đứng chờ hơn hai tiếng.

Và trong lúc chờ, có một câu đáng nghĩ: nếu bạn đứng ngay tại Bắc Cực hoặc Nam Cực, đúng chỗ cái trục quay xuyên qua, thì các vệt sao trong ảnh sẽ có hình gì? Chúng sẽ là những cung cong như ở Chile, hay là thứ khác hẳn?

Lưu ý

Bài viết dựa trên tin khoa học đã công bố, viết lại cho bạn đọc nhỏ tuổi. Có chỗ nào con muốn tìm hiểu thêm thì rủ bố mẹ đọc cùng nhé.