Nghiên cứu mới: Nghe thanh âm để đo khoảng cách các ngôi sao

Phương pháp mới dựa vào dao động âm để đo khoảng cách giữa các ngôi sao, hành tinh cho kết quả chính xác đáng kinh ngạc.

Phương pháp đo khoảng cách giữa các ngôi sao, hành tinh mới có tên "địa chấn sao" (asteroseismology).

Tại Viện Công nghệ Thụy Sĩ Lausanne (EPFL), nhóm nghiên cứu của giáo sư Richard Anderson tập trung phân tích vị trí giữa các vật thể trong không gian được tàu thăm dò GAIA của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) ghi lại.

Nhiều năm qua, GAIA cung cấp dữ liệu gần 2 tỉ ngôi sao. Từ đó, các nhà khoa học đo khoảng cách bằng phương pháp Parallax: lấy một ngôi sao gần Trái đất làm chuẩn rồi xác định các góc tam giác với vật thể cần đo.

Dẫu vậy, cách làm này không cho kết quả chính xác với những ngôi sao ở xa. Cách tiến hành tương đối phức tạp cũng thường dẫn đến những sai số hệ thống.

Giáo sư Richard Anderson và các đồng nghiệp thử nghiệm một cách đo mới, bằng phương pháp "địa chấn sao" (asteroseismology). Nhóm nghiên cứu khai thác các dữ liệu sóng trên bề mặt của các ngôi sao và hành tinh, phân tích thành bảng dao động âm.

Các nhà thiên văn học phân tích rung động và dao động của các ngôi sao, sau đó những dao động này được dịch thành sóng âm, tạo ra phổ tần số. Cách làm này tương tự như cách các nhà địa chất thường tận dụng những dao động âm từ một vụ động đất để phân tích cấu trúc Trái đất.

"Trong nghiên cứu, chúng tôi như đang lắng nghe thanh âm của rất nhiều ngôi sao. Một số ngôi sao cách xa chúng ta tới 15.000 năm ánh sáng", giáo sư Richard Anderson nói.

Sứ mệnh GAIA cung cấp dữ liệu của khoảng 2 tỉ ngôi sao - (Ảnh: ESA).

Trước đây, kỹ thuật "địa chấn sao" thường dùng để tìm hiểu những gì đang diễn ra trong những lớp sâu bên trong ngôi sao, hành tinh. Nhưng khi được dùng để tính toán khoảng cách giữa các vật thể không gian, chúng cho kết quả chính xác, hiệu quả hơn rất nhiều so với trước đó.

Cụ thể, nhóm nghiên cứu dùng "địa chấn sao" để thực hiện các phép đo khoảng cách của 12.000 ngôi sao lùn đỏ dao động và cho số liệu tối ưu. Nhóm còn sử dụng kỹ thuật mới này để hiệu chỉnh lại cách đo khoảng cách sao bằng phương pháp cũ parallax.

Giáo sư Andrea Miglio - từ Đại học Bologna (Ý), đồng tác giả nghiên cứu - cho biết phương pháp mới liên quan đến việc hiểu tốc độ truyền âm trong không gian và những sự thay đổi dựa trên nhiệt độ và mật độ bên trong ngôi sao.

"Qua việc phân tích phổ tần số dao động, chúng tôi còn có thể ước lượng kích thước của một ngôi sao. Giống như bạn có thể xác định kích thước của một nhạc cụ qua âm thanh mà nó tạo ra, chẳng hạn giữa thanh âm của tiếng đàn violin và đàn cello", giáo sư Andrea Miglio giải thích.