What are gravitational waves? - Amber L. Stuver

Sóng hấp dẫn là gì? - Amber L. Stuver

Translator: Quynh Nguyen Reviewer: Hung Tran Phi

At about six o'clock in the morning on September 14, 2015,

Vào khoảng sáu giờ sáng ngày 14 tháng chín năm 2015,

scientists witnessed something no human had ever seen:

các nhà khoa học đã chứng kiến một sự việc mà trước giờ chưa ai thấy:

two black holes colliding.

hai lỗ đen va vào nhau.

Both about 30 times as massive as our Sun,

Cả hai có kích thước lớn hơn mặt trời gấp 30 lần,

they had been orbiting each other for millions of years.

chúng đã quay xung quanh nhau trong suốt hàng triệu năm.

As they got closer together,

Khi chúng dịch chuyển lại gần nhau hơn,

they circled each other faster and faster.

hai lỗ đen này xoay xung quanh nhau càng lúc càng nhanh

Finally, they collided and merged into a single, even bigger, black hole.

Cuối cùng, chúng đã va vào nhau và hợp lại thành một hố đen lớn hơn .

A fraction of a second before their crash,

Chỉ phần rất nhỏ của 1 giây trước cuộc va chạm,

they sent a vibration across the universe at the speed of light.

chúng đã gửi đi một sự rung động trên khắp vũ trụ với tốc độ ánh sáng.

And on Earth, billions of years later,

Và trên Trái Đất, hàng tỉ năm sau đó,

a detector called the Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory,

một máy cảm biến được gọi là Máy đo giao thoa sóng hấp dẫn,

or LIGO for short,

hay ngắn gọn hơn là LIGO,

picked it up.

đã bắt được tín hiệu này.

The signal only lasted a fifth of a second

Tín hiệu này chỉ kéo dài một phần năm giây

and was the detector's first observation of gravitational waves.

và đó là lần đầu tiên máy cảm biến bắt được sóng hấp dẫn.

What are these ripples in space?

Những gợn sóng trong vũ trụ này là gì?

The answer starts with gravity,

Câu trả lời bắt đầu với lực hấp dẫn,

the force that pulls any two objects together.

loại lực mà kéo hai vật bất kỳ lại gần nhau.

That's the case for everything In the observable universe.

Và điều này đúng với tất cả mọi thứ ở trong vũ trụ quan sát được.

You're pulling on the Earth, the Moon, the Sun, and every single star,

Bạn đang tác động lực hấp dẫn lên trái đất, mặt trăng, mặt trời, và mỗi vì sao,

and they're pulling on you.

và chúng cũng tác động lực hấp dẫn lên bạn.

The more mass something has, the stronger its gravitational pull.

Một vật có khối lượng càng lớn thì lực hấp dẫn của nó càng lớn.

The farther away the object, the lower its pull.

Vật càng ở xa thì lực hấp dẫn càng nhỏ.

If every mass has an effect on every other mass in the universe,

Nếu mỗi vật có khối lượng đều tác động lên những vật có khối lượng khác trong vũ trụ,

no matter how small,

cho dù nó nhỏ thế nào,

then changes in gravity can tell us about what those objects are doing.

thì sự thay đổi về lực hấp dẫn có thể cho ta biết trạng thái của những vật đó đang như thế nào.

Fluctuations in the gravity coming from the universe

Những sự biến động của lực hấp dẫn trong vũ trụ

are called gravitational waves.

được gọi là sóng hấp dẫn.

Gravitational waves move out from what caused them,

Sóng hấp dẫn di chuyển ra xa khỏi nguồn gây ra nó,

like ripples on a pond,

giống như những gợn sóng trong hồ vậy,

getting smaller as they travel farther from their center.

sóng càng xa tâm thì càng yếu dần.

But what are they ripples on?

Nhưng mà chúng bắt nguồn từ cái gì?

When Einstein devised his Theory of Relativity,

Khi Einstein cho ra học thuyết tương đối,

he imagined gravity as a curve in a surface called space-time.

ông đã ví lực hấp dẫn như một sự uốn cong trong một mặt phẳng gọi là không gian - thời gian.

A mass in space creates a depression in space-time,

Một vật có khối lượng trong không gian sẽ tạo ra một vệt lõm trong bề mặt không gian - thời gian,

and a ball rolling across a depression will curve

và một vật khi đi qua vệt lõm sẽ uốn cong

like it's being attracted to the other mass.

giống như là nó bị hút bởi vật có khối lượng khác.

The bigger the mass,

Khối lượng càng lớn,

the deeper the depression and the stronger the gravity.

vệt lõm càng sâu và lực hấp dẫn càng lớn.

When the mass making the depression moves, that sends out ripples in space-time.

Khi khối lượng vật làm cho vệt lõm di chuyển, nó tạo ra những vệt sóng trong bề mặt không gian - thời gian.

These are gravitationl waves.

Chúng được gọi là sóng hấp dẫn.

What would a gravitational wave feel like?

Vậy chúng ta cảm nhận sóng hấp dẫn như thế nào?

If our bodies were sensitive enough to detect them,

Nếu cơ thể chúng ta có thể cảm nhận được chúng,

we'd feel like we were being stretched sideways

chúng ta sẽ cảm thấy như mình đang bị kéo dãn ngang ra

while being compressed vertically.

cùng lúc đó chúng ta cũng bị đè nén xuống.

And in the next instant,

Và trong lượt tiếp theo,

stretched up and down while being compressed horizontally,

chúng ta sẽ bị kéo dãn lên xuống trong khi bị nén theo chiều ngang,

sideways,

về hai bên,

then up and down.

rồi lại lên xuống.

This back and forth would happen over and over

Cái quá trình này sẽ diễn ra lần lượt và lặp lại liên tục

as the gravitational wave passed right through you.

mỗi khi sóng hấp dẫn tác động lên bạn.

But this happens on such a minute scale that we can't feel any of it.

Nhưng việc này xảy ra một cách nhẹ nhàng đến mức chúng ta không thể cảm thấy được nó.

So we've built detectors that can feel it for us.

Vì vậy chúng ta đã tạo ra những máy cảm biến để phát hiện ra những chuyển biến này cho chúng ta

That's what the LIGO detectors do.

Đó là những gì mà máy cảm biến LIGO làm.

And they're not the only ones.

Và nó không phải là máy duy nhất.

There are gravitational wave detectors spread across the world.

Có rất nhiều máy cảm biến sóng hấp dẫn trên thế giới.

These L-shaped instruments have long arms,

Những công cụ hình chữ L này có những nhánh dài,

whose exact length is measured with lasers.

chiều dài của chúng được đo một cách chính xác bởi tia laze.

If the length changes, it could be because gravitational waves are stretching

Nếu chiều dài của chúng thay đổi, điều có có thể vì sóng hấp dẫn đang dãn

and compressing the arms.

và nén những nhánh này.

Once the detectors feel a gravitational wave,

Một khi những máy cảm biến này phát hiện ra sóng hấp dẫn,

scientists can extract information about the wave's source.

các nhà khoa học có thể từ đó biết được những thông tin về nguồn phát sóng của nó.

In a way, detectors like LIGO are big gravitational wave radios.

Có thể nói, những máy cảm biến như LIGO là những trạm thu sóng hấp dẫn lớn.

Radio waves are traveling all around you, but you can't feel them

Sóng điện từ đang ở xung quanh các bạn, nhưng các bạn không thể cảm nhận được nó

or hear the music they carry.

hay là nghe âm thanh mà nó phát ra.

It takes the right kind of detector to extract the music.

Cần phải có một loại máy cảm biến chuyên dụng để nghe được âm thanh của nó

LIGO detects a gravitational wave signal,

LIGO tìm kiếm một tín hiệu sóng hấp dẫn

which scientists then study for data about the object that generated it.

từ đó các nhà khoa học sẽ nghiên cứu các dữ liệu về vật đã truyền sóng đó.

They can derive information, like its mass and the shape of its orbit.

Họ có thể suy ra một số thông tin, như khối lượng và qũy đạo di chuyển của nó.

We can also hear gravitational waves by playing their signals through speakers,

Chúng ta cũng có thể nghe âm thanh của sóng hấp dẫn bằng cách phát những tín hiệu của chúng ra loa,

just like the music a radio extracts from radio waves.

giống như cách mà âm thanh được phát ra qua loa từ sóng điện từ.

So those two black holes colliding sounds like this.

Âm thanh của hai lỗ đen va chạm vào nhau nghe như thế này.

Scientists call this slide whistle-like noise a chirp,

Các nhà khoa học nói tiếng động này như tiếng huýt sáo.

and it's the signature of any two objects orbiting into each other.

và đó là đặc trưng khi hai vật bất kỳ tiến lại gần quỹ đạo của nhau.

The black hole collision was just one example

Sự va chạm của hố đen chỉ là một ví dụ

of what gravitational waves can tell us.

về những thứ sóng hấp dẫn có thể cho chúng ta biết.

Other high-energy astronomical events will leave gravitational echoes, too.

Những sự kiện thiên văn học năng lượng cao khác cũng để lại những dấu vết của lực hấp dẫn.

The collapse of a star before it explodes in a supernova,

Sự tàn lụi của một ngôi sao trước khi nó thành một siêu tân tinh,

or a very dense neutron stars colliding.

hay khi một ngôi sao neutron cực kì đặc suy sụp.

Every time we create a new tool to look at space,

Mỗi khi chúng ta tạo ra một công cụ mới để khám phá vũ trụ,

we discover something we didn't expect,

chúng ta lại phát hiện ra những thứ không tưởng,

something that might revolutionize our understanding of the universe.

những thứ mà có thể cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.

LIGO's no different.

LIGO cũng như thế.

In the short time it's been on,

Trong khoảng thời gian ngắn mà nó hoạt động,

LIGO's already revealed surprises,

LIGO đã cho ta biết ra nhiều điều đáng ngạc nhiên,

like that black holes collide more often than we ever expected.

như việc lỗ đen va chạm vào nhau thường xuyên hơn ta nghĩ.

It's impossible to say, but exciting to imagine,

Thật khó để nói trước, nhưng cũng thật kích thích khi nghĩ rằng,

what revelations may now be propagating across space

những gì chúng ta có thể khám phá có lẽ đang lan truyền xuyên vũ trụ

towards our tiny blue planet and its new way of perceiving the universe.

đến với hành tinh xanh nhỏ bé của chúng ta, đem cho ta một cách nhìn nhận hoàn toàn mới về vũ trụ.