Kỷ niệm 10 năm kể từ sự kiện GW150914, bài viết điểm lại hành trình từ lý thuyết của Einstein đến những đột phá đo sóng hấp dẫn. Từ LIGO-Virgo ban đầu đến KAGRA và dự án LISA tương lai, thiên văn học đa kênh với sóng hấp dẫn đã thay đổi cách chúng ta hiểu vũ trụ.
Điểm nổi bật:
- Năm 2015, lần đầu tiên con người phát hiện trực tiếp sóng hấp dẫn do hai hố đen va chạm.
- LIGO và Virgo đã nâng cấp vượt trội, đạt độ nhạy đến giới hạn đo lường chính xác nhất thế giới.
- Thiên văn đa kênh kết hợp sóng hấp dẫn, ánh sáng và neutrino mở ra kỷ nguyên khám phá mới.
- Trong một thập kỷ, đã ghi nhận hàng trăm sự kiện sóng hấp dẫn, đưa ra phương pháp đo hằng số Hubble độc lập.
- Tương lai, LISA và các đài thiên văn thế hệ mới sẽ khám phá sóng hấp dẫn tần số thấp trong không gian.
Chỉ nhờ sóng hấp dẫn, chúng ta mới quan sát được những va chạm giữa các hố đen.
Credit hình ảnh: LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)
Sự Kiện Lịch Sử Ngày 14 Tháng 9 Năm 2015
Vào ngày 14/09/2015 lúc 09:50 UTC, Trái Đất chùn lại rồi giãn ra một phần tỉ nan mét trong vài mili giây. Sóng hấp dẫn đã tồn tại từ khi vũ trụ ra đời cách đây 13,8 tỷ năm, nhưng đây là lần đầu nhân loại trực tiếp cảm nhận được.
Sự kiện GW150914 là kết quả va chạm giữa hai hố đen có khối lượng lần lượt 36 và 29 lần khối lượng Mặt Trời, tạo ra hố đen mới nặng 62 Mặt Trời. Trong mili giây cuối, năng lượng giải phóng mạnh hơn tổng năng lượng ánh sáng của mọi ngôi sao khả kiến. Sóng lan truyền 1,4 tỷ năm ánh sáng để đến Trái Đất.
Trên Trái Đất, hai đài quan sát LIGO ở Washington và Louisiana ghi nhận tín hiệu. Mỗi đài có dạng chữ L với hai cánh tay dài 4 km. Laser đi trong ống chân không, phản xạ qua gương siêu tĩnh để đo thay đổi độ dài cánh tay do sóng hấp dẫn. Đó là khoảnh khắc vật lý và thiên văn không bao giờ như cũ.
Ý Tưởng Và Thử Thách Một Thế Kỷ
Einstein đề xuất sóng hấp dẫn trong thuyết tương đối tổng quát năm 1915, nhưng bản thân ông không tin chúng tồn tại ngoài lý thuyết. Phải một thế kỷ sau, nhờ khám phá sao xung Hulse–Taylor, các nhà khoa học mới có chứng cứ gián tiếp cho sự phát xạ sóng hấp dẫn từ nhị phân sao neutron.
LIGO ban đầu hoạt động 2002–2010, Virgo tại Ý 2003–2011, nhưng chưa đủ nhạy. Đầu thập niên 2010, cả ba đài được nâng cấp triệt để, đưa độ nhạy lên giới hạn đo lường tinh vi nhất: sự dịch chuyển 10⁻¹⁹ mét, nhỏ hơn một tỷ lần đường kính nguyên tử hydro.
Thiên Văn Học Đa Kênh
Sự kết hợp quan sát sóng hấp dẫn và ánh sáng từ va chạm sao neutron GW170817 năm 2017 khẳng định thiên văn đa kênh. Kể từ đó, LIGO-Virgo-KAGRA ghi nhận hàng trăm sự kiện, mở ra cơ hội đo độc lập hằng số Hubble và kiểm tra thuyết tương đối của Einstein ở thang vũ trụ.
Tương Lai Và Những Đài Quan Sát Mới
Trong giai đoạn O4 (05/2023–01/2024) đã xác nhận 128 sự kiện, dự kiến đến năm 2025 sẽ vượt 400–500. Các nâng cấp cho O5 đang trong kế hoạch, cùng với LIGO-India (2030) và đài quan sát thế hệ kế tiếp như Einstein Telescope, Cosmic Explorer.
Không gian sẽ chứng kiến LISA (20235) với ba tàu vũ trụ cách nhau 1 triệu km, phát hiện sóng tần số thấp từ hố đen siêu nặng và thậm chí dấu vết Big Bang.
.png)
LISA sẽ đưa chúng ta đến kỷ nguyên mới của thiên văn sóng hấp dẫn trong không gian.
Ý TƯỞNG VÀ TÁC ĐỘNG ĐỐI VỚI THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM
Thiên văn học sóng hấp dẫn không chỉ là bước ngoặt toàn cầu mà còn mở ra cơ hội hợp tác khoa học quốc tế cho Việt Nam. Việc tham gia vào mạng lưới thiên văn đa kênh giúp các nhà nghiên cứu trong nước tiếp cận công nghệ đo lường tinh vi, từ đó thúc đẩy đào tạo nhân lực chất lượng cao trong vật lý thiên văn. Đồng thời, thông tin về sóng hấp dẫn có thể thu hút sự quan tâm của giới trẻ Việt Nam, khuyến khích học sinh, sinh viên theo đuổi ngành STEM. Trong tương lai, Việt Nam có thể cân nhắc tham gia vào các dự án quốc tế như LISA hoặc Pulsar Timing Array, góp phần nâng cao vị thế khoa học và kỹ thuật trong khu vực Đông Nam Á.
