Năm 1930, Clyde Tombaugh tìm ra Sao Diêm Vương nhờ cỗ máy so sánh hàng triệu ngôi sao
Chiều thứ Ba, ngày 18 tháng 2 năm 1930, Clyde Tombaugh ngồi đối chiếu các tấm kính ảnh chụp từ tháng trước. Giữa hàng trăm nghìn đốm sáng ngôi sao ken đặc trên mỗi mặt kính, ông phải quan sát kỹ lưỡng để tìm xem có chấm nào di chuyển. Đột nhiên, một đốm sáng khẽ nhảy vị trí giữa biển sao bất động. Cơn phấn khích tột độ ập đến như một luồng điện giật khi ông nhận ra ngay lập tức mình đã tìm thấy một hành tinh ngoài quỹ đạo Sao Hải Vương. [1][7]
Tombaugh dán mắt vào đốm sáng vừa lộ diện giữa bóng tối bao la ở rìa hệ Mặt Trời. Thiên thể mờ nhạt ấy quay quanh Mặt Trời ở khoảng cách ba tỷ dặm và phải mất hai thế kỷ rưỡi Trái Đất để hoàn thành một vòng quỹ đạo. Cú nhảy vị trí trên tấm kính ảnh chiều ngày 18 tháng 2 năm 1930 đã đưa thế giới xa xôi ấy bước ra ánh sáng. [7][1]
Căn hầm tự đào dưới ruộng ngô
Clyde Tombaugh là con cả trong gia đình sáu người con của người nông dân Muron Dealvo Tombaugh và bà Adella Pearl Chritton. Năm 1921, thời tiết khắc nghiệt khiến mùa ngô thất bát, buộc cả gia đình phải chuyển đến một trang trại mới ở Burdett, bang Kansas vào năm 1922. Dù trường trung học thời điểm đó không giảng dạy môn hình học không gian và lượng giác, ông vẫn tự mày mò học hết. Sau khi tốt nghiệp năm 1925, ông dồn sức làm lụng với hy vọng tích cóp tiền mùa màng để bước chân vào giảng đường đại học. [1][6]
Thế nhưng, mọi dự tính sụp đổ vào tháng 6 năm 1928, khi ông 22 tuổi,. Một trận mưa đá dữ dội kéo dài vỏn vẹn 20 phút trút xuống đồng ruộng, phá hủy toàn bộ mùa màng dự tính dùng để đóng tiền học đại học của ông,. [1][6]
Thế nhưng, mọi dự tính sụp đổ vào tháng 6 năm 1928, khi gia đình mất mùa. Một trận mưa đá dữ dội kéo dài vỏn vẹn 20 phút trút xuống đồng ruộng, phá hủy toàn bộ mùa màng dự tính dùng để đóng tiền học đại học của ông. Cánh cửa vào đại học bị cản trở, tước đi cơ hội tiếp cận nền giáo dục thiên văn bài bản. [1][6]
Hằng đêm, ông chĩa kính lên bầu trời để quan sát và ghi chép. Ngay cả khi nhiệt độ đóng băng làm cóng các ngón tay, ông vẫn kiên nhẫn mất khoảng nửa tiếng để hoàn thành từng bản vẽ tỉ mỉ qua kính thiên văn. [7]
Lời tiên tri và những phép tính bằng hai tay
Percival Lowell dồn tâm sức phát động một cuộc săn lùng quy mô nhằm tìm kiếm thiên thể bí ẩn ở rìa hệ Mặt Trời, nơi ông gọi là Hành tinh X. Quyết tâm ấy thôi thúc ông sau khi nhận thấy quỹ đạo của Sao Hải Vương cùng Sao Thiên Vương không hoàn toàn đúng như vị trí đáng lẽ phải có. [8]
Thời điểm máy tính điện tử chưa ra đời, việc dò tìm dấu vết một hành tinh qua các nhiễu loạn quỹ đạo đòi hỏi khối lượng tính toán khổng lồ. Toàn bộ các phép tính toán học phức tạp đó đều do những «máy tính người», thường là phụ nữ, cặm cụi thực hiện hoàn toàn bằng tay cho giới thiên văn. Dự đoán về Hành tinh X của Lowell được xây dựng dựa trên chính các phép tính do sinh viên toán học Elizabeth Williams và William Pickering thực hiện. [8][1]
Ngoài tài năng toán học xuất chúng, Williams còn sở hữu khả năng thuận cả hai tay và viết đồng thời bằng cả hai tay. Trong quá trình làm việc với các phương trình, cô có thể viết chữ thảo bằng tay phải trong khi tay trái đồng thời viết chữ in hoa. [8]
Dựa vào sai lệch quỹ đạo của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, Williams đã tính toán vị trí và độ lớn của vật thể cần tìm kiếm cho Lowell. Dựa trên nền tảng đó, Lowell dự đoán sự tồn tại của Hành tinh X trong cuốn «Memoir on a Trans-Neptunian Planet» vào năm 1915. Nhưng cuộc tìm kiếm đột ngột mất đi người dẫn đầu khi ông qua đời vào năm 1916. Bản đồ săn lùng dang dở cùng những tọa độ tính toán bằng tay bị gác lại tại đài thiên văn Flagstaff, chờ đợi một người kế tục đủ nhẫn nại để đưa mắt vào kính thiên văn. [6][8]
Cuộc đày ải trước cỗ máy chớp quang học
Từ nông trại hẻo lánh, Clyde Tombaugh gửi các bản vẽ Sao Mộc và Sao Hỏa của mình tới Tiến sĩ V. M. Slipher, giám đốc Đài quan sát Lowell tại Flagstaff, Arizona. Khi đem các bản vẽ đối chiếu với ảnh chụp thực tế, các nhà thiên văn tại Lowell nhận ra người thanh niên này quan sát hoàn toàn trung thực chứ không hề sao chép từ nơi khác. Sự tỉ mỉ ấy gây ấn tượng sâu sắc đến mức đài quan sát quyết định mời ông đến làm việc, mở ra bước ngoặt thay đổi hoàn toàn cuộc đời ông. [6][7][5]
Tháng 1 năm 1929, ông chính thức bắt đầu công việc tại Đài quan sát Lowell dù chưa từng có bằng đại học hay bất kỳ chức danh thiên văn học chính thức nào. Tiến sĩ Slipher lập tức giao cho ông nhiệm vụ làm việc trong mái vòm, vận hành chiếc kính viễn vọng nhiếp ảnh mới để săn lùng Hành tinh X. [6]
Từ ngày 6 tháng 4 năm 1929, ông bắt đầu sử dụng kính astrograph 13-inch (330 mm) của đài quan sát để chụp ảnh bầu trời đêm cách nhau vài đêm. Chiếc kính thiên văn chụp ảnh này thuộc loại thị trường rộng, đòi hỏi thời gian phơi sáng kéo dài tròn một giờ đồng hồ cho mỗi tấm kính ảnh. [1][7]
Chụp ảnh xong, cuộc đày ải thực sự mới bắt đầu khi ông đem các tấm kính ảnh đặt lên cỗ máy chớp quang học Blink Comparator. Cỗ máy này cho phép đảo qua lại cực nhanh giữa hai hình ảnh chụp cùng một vùng trời cách nhau vài đêm. Dưới nhịp chớp luân phiên, những ngôi sao ở xa xôi sẽ đứng yên, còn một vật thể chuyển động như hành tinh sẽ nhảy giật vị trí. Việc dán mắt vào hàng trăm nghìn chấm sáng li ti khiến ông từng phải đấu tranh tư tưởng dữ dội trước sự tẻ nhạt của công việc soi ảnh. Dù vậy, ông vẫn kiên trì ngồi trước cỗ máy từng giờ, bởi ông không muốn phải quay lại cảnh cào cỏ khô ngoài đồng ruộng. [7][1]
Mỗi khi phát hiện một chấm sáng có dấu hiệu xê dịch, ông không vội kết luận. Tất cả các vật thể khả nghi dịch chuyển đều được ông kiểm tra đối chiếu cẩn thận với tấm kính ảnh thứ ba chụp cùng khu vực. [7]
Lá thư từ cô bé 11 tuổi và vị thần bóng tối
Vật thể di chuyển mà ông phát hiện nằm rất gần vị trí Percival Lowell từng dự đoán. Quỹ đạo của nó nằm ngoài Sao Hải Vương, giúp giới khoa học loại trừ khả năng đây chỉ là một tiểu hành tinh và tin chắc họ đang đối diện với hành tinh thứ chín của hệ Mặt Trời. [1]
Tại Flagstaff, các nhân viên đài quan sát ngồi lại cân nhắc ba cái tên rút từ thần thoại cổ điển gồm Minerva, Cronus và Pluto. Gợi ý bất ngờ đến từ bên kia bờ Đại Tây Dương khi cô bé 11 tuổi người Anh Venetia Burney đề xuất cái tên Pluto. Trong thần thoại La Mã, đây là vị thần bóng tối có khả năng tàng hình, mang hai chữ cái đầu trùng khớp với tên viết tắt của Percival Lowell. Tombaugh cho biết đài quan sát quyết định chọn tên vị thần địa ngục vì thiên thể mới nằm quá xa Mặt Trời và kích thước khi ấy ước tính chỉ bằng hai phần ba Mặt Trăng. [1][6]
Đề xuất nhanh chóng nhận được sự đồng thuận tuyệt đối khi đệ trình lên cả Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ lẫn Hội Thiên văn Hoàng gia Anh. Ngày 1 tháng 5 năm 1930, cái tên Pluto chính thức được áp dụng cho hành tinh mới. [1]
Cơn sốt truyền thông lập tức bùng nổ quanh chàng trai 24 tuổi không bằng cấp. Trả lời phỏng vấn tờ New York Times ngày 14 tháng 3 năm 1930, ông tỏ ra rất khiêm tốn khi nói phát hiện này chỉ là nhờ đưa thêm kính ảnh vào máy và do may mắn. Nhưng đằng sau hai chữ may mắn ấy là một kỳ công phi thường: trong cuộc tìm kiếm hành tinh xuyên Hải Vương tinh, ông đã chụp ảnh tới hai phần ba bầu trời và trải qua hàng nghìn giờ kiên nhẫn soi hàng triệu ảnh sao. [6][3]
Đến mùa hè năm 1930, bất chấp danh tiếng đã lan rộng khắp toàn cầu, Tombaugh vẫn xin nghỉ để quay về nông trại phụ giúp cha thu hoạch lúa mì. Đôi bàn tay vừa cào đất, gặt lúa ấy không lâu sau đã được giới học thuật thế giới vinh danh, khi Hội Thiên văn Hoàng gia Anh trao tặng ông Huy chương Jackson-Gwilt danh giá vào năm 1931. [6][1]
Lớp học nhập môn bị giáo sư khước từ
Năm 1932, ước mơ bước chân vào giảng đường đại học của Tombaugh thành hiện thực tại Đại học Kansas nhờ một suất học bổng do chính thầy hiệu trưởng trường trung học Burdett thu xếp. Thế nhưng ngay kỳ học đầu tiên, một tình huống trớ trêu đã diễn ra khi giáo sư phụ trách từ chối cho ông đăng ký môn thiên văn học nhập môn dành cho sinh viên năm nhất. Vị giáo sư giải thích rằng một người đã phát hiện ra cả một hành tinh mới nếu ngồi trong giảng đường đại cương sẽ chỉ khiến lớp học rơi vào cảnh bối rối. [6][7]
Vượt qua rào cản ban đầu, ông hoàn tất chặng đường học thuật và lần lượt nhận bằng cử nhân vào năm 1936 rồi bằng thạc sĩ thiên văn học vào năm 1938 tại chính ngôi trường này. Không dừng lại ở Thái Dương Hệ, ông mở rộng tầm quan sát ra không gian sâu thẳm với công trình khảo sát 30.000 thiên hà, chứng minh có tới 95% số thiên hà tồn tại tập trung thành các cụm lớn,. Phát hiện này bác bỏ trực tiếp giả thuyết của Edwin Hubble, người vốn cho rằng các thiên hà phân bố đồng đều khắp bầu trời. Dù từng bị nhà thiên văn lừng danh Hubble bác bỏ và bản thân khi ấy chưa có bằng tiến sĩ, ông vẫn tự mình xuất bản các phát hiện chấn động về cụm thiên hà. [1][6]
Cùng lúc đó, chính thiên thể mang lại danh tiếng cho ông lại bắt đầu bộc lộ những nghịch lý lớn. Giới khoa học dần nhận ra Sao Diêm Vương không đủ khối lượng để trở thành Hành tinh X khổng lồ từng làm lệch quỹ đạo các hành tinh khí như Lowell kỳ vọng, và họ bắt đầu xem nó đại diện cho một nhóm thiên thể hoàn toàn mới. Ở khoảng cách xa xôi tột cùng ấy, nếu quan sát từ bề mặt Sao Diêm Vương, Mặt Trời cũng chỉ thu nhỏ lại như một ngôi sao sáng bình thường giữa muôn vàn vì sao rải khắp bầu trời đen kịt. [1][7]
Năm 1978, nhà thiên văn học James Christy quan sát các hình ảnh của Sao Diêm Vương và phát hiện ra vệ tinh Charon. Tầm nhìn về thiên thể xa xôi tiếp tục được mở rộng khi đến năm 2005, giới thiên văn tìm thấy thêm hai vệ tinh nhỏ hơn quay quanh nó là Hydra và Nix. [6]
Cuộc phế truất lúc hoàng hôn của thế kỷ
Clyde Tombaugh kiên trì tìm kiếm thêm hơn một thập kỷ và tin rằng không còn thiên thể nào có cấp sao tương đương tồn tại gần mặt phẳng hoàng đạo. Sau phát hiện chấn động năm 1930 của ông, rìa ngoài Thái Dương Hệ dường như hoàn toàn im ắng suốt hơn sáu mươi năm, khi không có thêm thiên thể xuyên Sao Hải Vương nào khác được tìm thấy cho đến tận thời điểm phát hiện thiên thể 15760 Albion vào năm 1992. [1]
Quan điểm xem Sao Diêm Vương không phải hành tinh thực thụ từng là ý kiến thiểu số, cho đến khi các thiên thể Vành đai Kuiper liên tục lộ diện vào cuối thập niên 1990. Từ năm 2002, giới quan sát phát hiện thiên thể 2003 UB313 (còn gọi là Xena) có kích thước xấp xỉ Sao Diêm Vương, cùng bốn vật thể nhỏ hơn khác. Đến năm 2005, một thiên thể trong Vành đai Kuiper tiếp tục được phát hiện với kích thước ước tính lớn hơn Sao Diêm Vương khoảng 250 dặm. Thiên thể từng ngự trị ở rìa Thái Dương Hệ giờ đây được xác định là vật thể sáng nhất trong Vành đai Kuiper, một vành đai gồm hàng nghìn thiên thể băng giá quay quanh Mặt Trời ngoài quỹ đạo Sao Hải Vương. [1][7][6]
Sau khi phát hiện thiên thể Eris có khối lượng lớn hơn Sao Diêm Vương, Hiệp hội Thiên văn Quốc tế (IAU) quyết định tái phân loại thiên thể này thành hành tinh lùn vào ngày 24 tháng 8 năm 2006. Cuộc bỏ phiếu của IAU đã giảm số lượng hành tinh thực thụ trong hệ Mặt Trời xuống còn tám. Nhưng phán quyết ấy lập tức thổi bùng làn sóng phản đối gay gắt vì chỉ có khoảng 10% tổng số hội viên của tổ chức tham gia bỏ phiếu. Nhiều nhà thiên văn quốc tế đã cùng nhau ký đơn phản đối định nghĩa mới của IAU, đặc biệt là điều kiện đòi hỏi một hành tinh phải «dọn sạch vùng lân cận quanh quỹ đạo». [1][6]
Nhà nghiên cứu Hal Levison cho rằng việc Clyde Tombaugh phát hiện ra Vành đai Kuiper thực chất thú vị hơn nhiều so với việc chỉ tìm ra hành tinh thứ chín. [1]
Chuyến bay ba tỷ dặm mang theo tro cốt
Clyde Tombaugh qua đời ngày 17 tháng 1 năm 1997, gần chín năm trước khi tàu New Horizons được phóng từ Trạm Không quân Mũi Canaveral ngày 19 tháng 1 năm 2006. Bước vào chuyến hành trình vươn tới rìa Thái Dương Hệ, con tàu mang theo một hộp nhôm nhỏ chứa một phần tro cốt hỏa táng của Tombaugh do gia đình ông trao tặng. Chiếc hộp nhôm chứa tro cốt tưởng niệm có chiều rộng khoảng 2 inch và chiều cao nửa inch, được gắn bên trong khoang trên của tàu New Horizons. Văn bia trên hộp tro cốt do Alan Stern viết vinh danh Tombaugh là người phát hiện Sao Diêm Vương và là người con của Adelle và Muron. [3]
Khi tiếp cận đích đến ở vùng không gian xa xôi, con tàu đã gửi về những khám phá làm thay đổi hoàn toàn góc nhìn của giới thiên văn. Dữ liệu New Horizons năm 2015 cho thấy Sao Diêm Vương có bề mặt phức tạp với các đụn cát, đỉnh núi methane đông lạnh và khả năng có biển lỏng ngầm. [7]
Ngày 14 tháng 7 năm 2015, tro cốt của Tombaugh bay qua Sao Diêm Vương, lướt ngang qua chính thế giới mà mắt ông từng nhận ra trên tấm kính ảnh mùa đông năm nào. Chuyến bay lịch sử ấy hoàn tất cuộc hội ngộ sau hơn tám thập kỷ, trước khi đưa ông tiếp tục hành trình hướng về các thiên thể Vành đai Kuiper. [3]
Nguồn
- Clyde Tombaugh (Wikipedia) (en.wikipedia.org, bách khoa)
- Collection: Latimer J. Wilson papers | New Mexico Archives Online (nmarchives.unm.edu, nguồn gốc)
- Happy 100th Birthday, Clyde Tombaugh (web.archive.org, bài viết)
- Back Page (web.archive.org, bài viết)
- NMSU Department of Astronomy: Clyde W. Tombaugh Papers (web.archive.org, bài viết)
- Clyde W. Tombaugh: Farm Boy Reached for the Stars 25 (2006-2007) - Borderlands - Library Research Guides at El Paso Community College (epcc.libguides.com, bài viết)
- Clyde Tombaugh | Academy of Achievement (web.archive.org, bài viết)
- Meet the unknown female mathematician whose calculations helped discover Pluto | Space (www.space.com, bài viết)
- Meet the unknown female mathematician whose calculations helped discover Pluto | Space (web.archive.org, bài viết)
Ảnh bìa: Unknown author Unknown author · Public domain · Wikimedia Commons. Bố cục và chữ do Trải Nghiệm Sống thực hiện.