5 cách mà những gì mắt thường nhìn thấy trên bầu trời đêm đã đánh lừa chúng ta

Nhìn vào một bầu trời đêm tối tăm đã khiến loài người từ thời tiền sử cảm thấy choáng ngợp và đầy thán phục. Nhưng những gì ta thấy có thể không phản ánh sự thật.

Quan sát bầu trời đêm luôn mang lại cảm giác kỳ diệu và trầm trồ

Nhìn vào một bầu trời đêm tối tăm đã khiến loài người từ thời tiền sử cảm thấy choáng ngợp và đầy thán phục. Nhưng những gì ta thấy có thể không phản ánh sự thật.

Đài quan sát Vera Rubin tọa lạc trên một đỉnh đồi đá, dưới bầu trời đêm trong vắt và đầy sao, với những dãy núi ở phía xa và một hành tinh sáng rực hiện lên nơi chân trời, truyền cảm hứng cho các nhà thiên văn giải mã những bí ẩn của vũ trụ.

Bức ảnh này, chụp vào tháng 4 năm 2025, cho thấy Đài quan sát Vera C. Rubin đã hoàn thành và đi vào hoạt động, với mái vòm mở trong hoạt động Quan sát cái nhìn đầu tiên. Trên cao, cụm sao Ong (Messier 41) tỏa sáng rực rỡ, trong khi bên dưới, ánh sáng từ các thành phố nhỏ gần đó rực lên trong khung cảnh đồi núi.

Trên cao, Mặt Trăng, các hành tinh và hàng ngàn ngôi sao đang chờ đón ta.

Một tinh vân tối với các ngôi sao T Tauri mờ nhạt nằm lẫn trong bụi và khí gas. Tinh vân tạo nên hình bóng tối mờ trước phông nền là vô số ngôi sao nhỏ trong không gian.

Nhiều ngôi sao lấp lánh không phải là sao đơn như Mặt Trời của chúng ta.

Bức ảnh ánh sáng khả kiến này cho thấy hệ sao T Tauri cùng với tinh vân NGC 1555 gần đó. Được phát hiện từ năm 1852, nay đã được xác định là một hệ sao ba trẻ, với đĩa bụi bao quanh thành phần sao đôi – T Tauri South – vốn mờ đến mức không thể quan sát bằng ánh sáng khả kiến, ngay cả với công nghệ kính thiên văn hiện đại ngày nay.

Bức ảnh dưới đây cho thấy ngôi sao sáng có thể nhìn thấy bằng mắt thường – Albireo. Với mắt thường, nó chỉ xuất hiện như một điểm sáng đơn độc. Tuy nhiên, khi nhìn qua ống nhòm hoặc kính thiên văn, nó thực sự là hai ngôi sao khác biệt về màu sắc, cách nhau một phần đáng kể của một năm ánh sáng – một hệ sao đôi rộng. Dù đã được ghi nhận từ hàng ngàn năm trước, chúng ta vẫn chưa chắc chắn đây là một hệ sao liên kết hay chỉ là hai ngôi sao tình cờ đi qua gần nhau.

50% ngôi sao tồn tại trong các hệ nhiều sao, nhưng mắt thường không thể phân giải các thành phần riêng biệt.

Hình ảnh bản đồ của một cụm sao cho thấy quá trình hình thành sao.

Hình ảnh màu giả này nhìn vào vùng hình thành sao G333.23 – 0.06 cho thấy dữ liệu từ ALMA về các hệ sao sơ khai có khối lượng lớn. Trong các đám vật chất này, ALMA đã tìm thấy các hệ sao nhiều thành phần, trong khi các sao đơn lại là điều hiếm thấy. Chỉ với độ phân giải tuyệt vời của kính thiên văn hoặc mạng lưới kính thiên văn hiện đại, ta mới có thể tách riêng các thành phần của một hệ sao hoặc hệ sao sơ khai.

Không có ngôi sao nào mà mắt thường nhìn thấy thuộc loại phổ biến nhất: sao lùn đỏ

Hệ thống phân loại sao theo màu sắc và độ sáng vô cùng hữu ích. Khi khảo sát vùng lân cận của vũ trụ, chúng ta phát hiện rằng chỉ có khoảng 5% ngôi sao có khối lượng bằng hoặc lớn hơn Mặt Trời.

Mặt Trời sáng gấp hàng ngàn lần sao lùn đỏ mờ nhất, trong khi các sao O có khối lượng lớn nhất lại sáng hơn Mặt Trời hàng triệu lần. Trong số các sao có thể nhìn thấy bằng mắt thường, phần lớn là các sao O và B – những loại rất hiếm – và hoàn toàn không có sao lùn đỏ loại M.

Ngôi sao gần nhất với Mặt Trời – Proxima Centauri – mãi đến năm 1915 mới được phát hiện.

Bức ảnh sau đây thể hiện Proxima Centauri – ngôi sao gần nhất với Mặt Trời. Dù chỉ cách 4,24 năm ánh sáng, Proxima Centauri hoàn toàn không thể nhìn thấy bằng mắt thường, do nó yếu sáng hơn Mặt Trời gần 1000 lần – điển hình cho sao lùn đỏ, loại sao phổ biến nhưng mờ nhạt nhất trong vũ trụ.

Khoảng 75% tất cả các ngôi sao là sao lùn đỏ mờ nhạt và mát mẻ – quá mờ để mắt thường nhìn thấy.

Hình minh họa so sánh giữa một sao giống Mặt Trời, sao lùn đỏ, sao lùn nâu điển hình, sao lùn nâu siêu lạnh và một hành tinh giống Sao Mộc.

Chỉ khoảng 5% ngôi sao có khối lượng giống hoặc lớn hơn Mặt Trời; các sao loại K chiếm 15%, còn sao lùn đỏ chiếm 75 – 80% (hoặc hơn) trong tổng số sao. Sao lùn nâu, dù là ngôi sao thất bại, có thể phổ biến ngang với sao lùn đỏ, nhưng còn mát và có khối lượng thấp hơn nữa.

Vị trí và độ sáng của các ngôi sao không phải là vĩnh viễn và bất biến

Các ngôi sao gần Trái Đất sẽ dường như thay đổi vị trí so với các ngôi sao xa hơn khi Trái Đất di chuyển quanh Mặt Trời trong quỹ đạo của nó. Khoảng cách đến các ngôi sao xa đến mức mãi đến những năm 1830, hiện tượng thị sai đầu tiên mới được phát hiện – với cơ sở đo là 300 triệu km.

Ngày nay, chúng ta đã đo được thị sai của hơn 1 tỷ ngôi sao nhờ sứ mệnh Gaia của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA). Mắt thường của con người không thể phát hiện ra những thay đổi này, ngay cả trong suốt một đời người.

Các ngôi sao cũng chuyển động trong vũ trụ, so với vị trí của chúng ta.

Ngôi sao 61 Cygni là ngôi sao đầu tiên có thị sai được đo và công bố (vào năm 1838), nhưng nó cũng là một trường hợp phức tạp do có chuyển động riêng rất lớn.

Hai bức ảnh sau, chồng lên nhau bằng màu đỏ và xanh dương, được chụp cách nhau gần đúng một năm, cho thấy tốc độ đáng kinh ngạc của hệ sao đôi này.

Nếu bạn muốn đo thị sai với độ chính xác cao, bạn cần thực hiện hai phép đo ống nhòm cùng một lúc, để loại bỏ ảnh hưởng của chuyển động của ngôi sao trong thiên hà.

Gaia rất xuất sắc trong việc xác định quỹ đạo của các ngôi sao gần có khoảng cách nhỏ với bạn đồng hành của chúng, nhưng gặp nhiều thách thức hơn với các hệ sao đôi xa và rộng hơn.

Các ngôi sao cũng thay đổi độ sáng và tiến hóa – nhưng phần lớn không thể nhận biết được bằng mắt người.

Ngôi sao biến quang RS Puppis, với các vành sáng ánh sáng phản xạ xuyên qua các đám mây liên sao.

Sao biến quang có nhiều loại khác nhau; trong đó có sao Cepheid – loại có thể đo được cả trong thiên hà của chúng ta lẫn các thiên hà cách xa đến 50 – 60 triệu năm ánh sáng.

Tất cả sao Cepheid đều tuân theo mối quan hệ giữa chu kỳ – thời gian để đạt độ sáng tối đa sau khi mờ đi – và độ sáng nội tại của chúng.

Ít ngôi sao có thể nhìn thấy từ Trái Đất hơn bao giờ hết

Ảnh tổng hợp cho thấy sự thay đổi của ô nhiễm ánh sáng trên bầu trời đêm – từ một vùng trời tối hoàn hảo (trái) đến bầu trời nội đô sáng rực (phải).

Dưới một bầu trời đêm nguyên sơ, trung tâm Dải Ngân hà đủ sáng để tạo bóng. Khi ô nhiễm ánh sáng gia tăng, các tinh vân và sao dần biến mất, chỉ còn vài chục ngôi sao còn hiện lên.

Các con số từ 1 đến 9 trong ảnh là thang Bortle, giúp người quan sát đo lường độ tối và độ trong của bầu trời tại vị trí của họ.

Hiện chỉ còn rất ít nơi trên Trái Đất có bầu trời tối nguyên sơ.

Bầu trời đêm thực sự tối và nguyên sơ sẽ hé lộ hàng ngàn ngôi sao.

Hình ảnh dưới đây chuyển đổi giữa hai bức ảnh phơi sáng 30 giây chụp bằng cùng một máy ảnh – một ảnh từ vùng trời tối được bảo vệ (đỉnh La Palma), và một ảnh từ vùng nông thôn hiện đại (bang Washington, gần núi St. Helens).

Sự khác biệt về số lượng sao cũng như độ sáng tổng thể của bầu trời là rất rõ ràng.

Ô nhiễm ánh sáng đang gia tăng toàn cầu với tốc độ 9,6% mỗi năm, khiến số lượng sao có thể quan sát ngày càng giảm.

Bản đồ thế giới dưới đây thể hiện ô nhiễm ánh sáng theo vị trí địa lý.

Mỗi khu vực có màu vàng hoặc sáng hơn là nơi ánh sáng phát ra từ mặt đất vượt quá ánh sáng tự nhiên của bầu trời, cho thấy mức độ nghiêm trọng của ô nhiễm ánh sáng trên toàn cầu – đặc biệt là tại châu Âu, châu Á và châu Mỹ.

Vũ trụ của chúng ta tràn ngập các thiên hà

Bầu trời đêm đầy sao trên đỉnh núi phủ tuyết – một trong những địa điểm quan sát thiên văn tốt nhất thế giới – với ánh sáng thành phố lấp lánh ở đường chân trời phía xa.

Dải Ngân hà và hành tinh Mộc tinh tỏa sáng rực rỡ trong bức ảnh chụp từ đỉnh Mauna Kea. Ánh vàng phát ra từ thành phố Hilo, cách đỉnh núi khoảng 40 km.

Chỉ có năm thiên hà, bao gồm cả Dải Ngân hà, là có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Đám Mây Magellan Lớn (trên cùng bên phải) và Nhỏ (dưới bên trái) hiện rõ trên bầu trời bán cầu nam.

Trên thực tế, Đám Mây Magellan Lớn cách chúng ta khoảng 165.000 năm ánh sáng, còn Đám Mây Nhỏ xa hơn – khoảng 198.000 năm ánh sáng.

Cùng với Thiên hà Andromeda và Triangulum, hai đám mây này là những vật thể ngoài Dải Ngân hà duy nhất có thể nhìn thấy bằng mắt thường – nâng tổng số thiên hà mà mắt người có thể nhìn thấy lên năm.

Nhưng trong vũ trụ quan sát được, có hàng nghìn tỷ thiên hà – phần lớn mờ nhạt và nằm rất xa.

Hình ảnh so sánh dưới đây cho thấy cùng một vùng không gian được chụp bởi ảnh eXtreme Deep Field của Hubble (trên) và khảo sát JADES của Kính viễn vọng Không gian James Webb (dưới).

Cả hai tiết lộ hàng loạt thiên hà cực xa xôi trong vũ trụ sơ khai.

Khi ta quan sát vũ trụ ở khoảng cách lớn, cũng chính là đang nhìn về quá khứ xa xôi – nơi mọi thứ nhỏ hơn, dày đặc hơn, nóng hơn và kém phát triển hơn.

Với khả năng quan sát tận cùng của JWST, chúng ta phát hiện ra dấu hiệu của sao và thiên hà ở khắp mọi nơi.