Chuẩn tinh, hay quasar, là những thiên thể nhìn trông giống như những ngôi sao bình thường. Quasar là tên viết tắt tiếng Anh của quasi-stellar object, có nghĩa là vật thể giống sao, trong tiếng Việt thường được gọi là chuẩn tinh. Đây là những thiên thể cực xa và cực sáng. So với những ngôi sao bình thường (nguồn phát sáng điểm), thì ánh sáng phát ra từ quasar là từ các quầng vật chất đặc, nằm quanh vùng nhân của các thiên hà đang hoạt động.
Ngoại trừ các vụ nổ xảy ra trong thời gian ngắn và mạnh mẽ như siêu tân tinh và bùng nổ tia gamma, thì chuẩn tinh là thiên thể sáng nhất trên vũ trụ.
Chúng tồn tại nhờ một hố đen siêu nặng, tức hố đen với một khối lượng hơn một tỉ khối lượng Mặt Trời nằm ở trung tâm của những siêu thiên hà. Tuy nhiên, tự hố đen không thể phát ra sóng vô tuyến hay ánh sáng – ánh sáng thấy được từ chuẩn tinh đến từ một đĩa khí và những ngôi sao gọi là đĩa bồi tụ, cái bao bọc lấy hố đen. Nhiệt lượng cực lớn và ánh sáng phát ra từ đĩa bồi tụ này do ma sát từ việc vật chất xoáy xung quanh và dần dần rơi vào hố đen. Chuẩn tinh thông thường sáng hơn 100 lần thiên hà chứa nó! Chuẩn tinh cũng phát ra một luồng vật chất từ khu vực trung tâm của nó, có thể còn mở rộng ra lớn hơn thiên hà chủ. Khi một luồng vật chất do chuẩn tinh phát ra tương tác với khí gas xung quanh thiên hà, sóng vô tuyến sẽ được phát ra – gọi là thùy vô tuyến – và có thể quan sát bằng kính thiên văn vô tuyến.
Hình ảnh minh họa cho trung tâm hoạt động của chuẩn tinh.
Siêu hố đen nằm ở trung tâm của đĩa bồi tụ khí gas và sao và từ những thứ xung quanh sự ma sát siêu mạnh gây ra sự phát sáng và hình thành nên những dòng vật chất phóng ra với vận tốc lớn.
Cả phần lõi và dòng vật chất đều khả kiến đối với kính thiên văn vô tuyến, duy chỉ phần lõi là khả kiến với kính thiên văn quang học.
Mặc dầu chuẩn tinh rất sáng, chúng ta không thể quan sát bất kì chuẩn tinh nào mà không sử dụng kính thiên văn. Bởi vì chuẩn tinh gần nhất cũng cách chúng ta hơn 1 tỷ đơn vị parces. Vì vậy chúng khá mờ nhạt trong đêm bởi vì sự nhiễu sáng.
Chuẩn tinh là vật thể rất nén – từ “quasar” và viết tắt “QSO” là tương ứng viết tắt cho “quasi-stellar radio source” (nguồn vô tuyến giống sao) và “Quasi-stellar object” (vậy thể giống sao), vì nhìn tương tự sao khi quan sát. Chuẩn tinh được khám phá bằng kính thiên văn vô tuyến vào thập niên 1950 – nên có chữ “r” trong “quasar”. Mãi cho đến thập niên 1960 thì phần quang học của chuẩn tinh mới được phát hiện và thấy rằng chúng nằm ở khoảng cách cực kì xa xôi đến thiên hà của chúng ta: do đặc trưng phát xạ quang phổ của chúng cho thấy ánh sáng được nhận về bị dịch chuyển mạnh về phía đỏ của quang phổ (“red-shift”) so với ánh sáng nguyên gốc do chuẩn tinh phát ra.
Có nhiều giải thích khác nhau cho sự dịch chuyển đỏ của chuẩn tinh được đưa ra vào thập niên 60s trước khi nó dần được suy cho sự kéo dãn sóng ánh sáng đến trái đất do sự giãn nở vũ trụ. Điều này được đề cập đến là sự dịch chuyển đỏ của ánh sáng được tính bằng công thức sau:
Độ chuyển đỏ càng cao, thì chuẩn tinh cách càng xa; chuẩn tinh cách càng xa, ánh sáng càng di chuyển lâu và càng sâu về quá khứ mà chúng ta nhìn đến khi chúng ta sử dụng kính thiên văn quan sát chuẩn tinh.
Thêm vào việc quan sát chuẩn tinh, các nhà thiên văn học sử dụng chuẩn tinh như là nguồn ánh sáng nền để nghiên cứu các thiên hà xen kẻ và khí khuếch tán trong không gian. Điều này được đề cập đến là phổ hấp thụ vì các vật chất xen giữa được phát hiện chỉ vì nó hấp thụ một phần ánh sáng của chuẩn tinh khi nó đi đến trái đất. Chuẩn tinh rất lý tưởng cho mục đích này vì chúng là một nguồn phát rất bé trên trời và rất sáng mà chúng có thể quan sát được bằng những kính thiên văn từ khoảng cách rất khổng lồ. Thực ra, chuẩn tinh là những vật thể xa nhất từng được biết. Nhờ vậy cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu chi tiết về các thiên hà xa xôi quá yếu ớt để nhìn thấy trực tiếp.
Sự phát xạ chuẩn tinh chỉ có thể kéo dài nếu có đủ nhiên liệu để có thể hình thành nên đĩa bồi tụ. Chuẩn tinh có thể tiêu thụ lượng vật chất có khối lượng gấp 1000-2000 khối lượng mặt trời mỗi năm, và có vòng đời kéo dài khoảng 100 triệu đến 1 tỷ năm. Một khi mà chúng hết nguồn nhiên liệu cung cấp, chuẩn tinh sẽ tắt đi, để lại một thiên hà chủ mờ nhạt hơn nhiều lần.
Vào khoảng năm 2007, hơn một trăm ngàn chuẩn tinh đã được khám phá ra.
Đàm Quang Tiến DAC theo Astronomy.swin.edu.au
Bình luận