Làm thế nào để đo được khoảng cách trong không gian?

Để bạn biết khoảng cách này là bao xa, Mặt trăng mà các phi hành gia Apollo phải mất bốn ngày mới tới được, chỉ cách Trái đất một giây ánh sáng. Nhưng làm sao chúng ta biết các ngôi sao và thiên hà ở xa bao nhiêu?

Đối với những vật ở rất gần, chúng ta có thể sử dụng một khái niệm gọi là thị sai lượng giác. Hãy làm một thí nghiệm. Đưa ngón cái ra và nhắm mắt trái lại. Bây giờ, hãy mở mắt trái và nhắm mắt phải lại. Nó sẽ trông giống như ngón tay cái của bạn đã di chuyển, trong khi các vật thể nền ở xa hơn vẫn giữ nguyên vị trí.

Khái niệm tương tự cũng áp dụng khi chúng ta nhìn vào các ngôi sao, nhưng sao ở xa hơn rất nhiều so với chiều dài cánh tay của bạn và Trái đất không lớn lắm, vì vậy ngay cả khi bạn có các kính thiên văn khác nhau đặt ngang qua xích đạo, bạn vẫn sẽ không thấy nhiều sự thay đổi về vị trí.

Thay vào đó, các nhà khoa học xem xét sự thay đổi vị trí rõ ràng của ngôi sao trong sáu tháng, điểm nửa của quỹ đạo kéo dài một năm của Trái đất quanh Mặt trời. Khi đo vị trí tương đối của các ngôi sao vào mùa hè và đo lại vào mùa đông, nó giống như việc bạn nhìn bằng mắt kia.

Các ngôi sao ở gần dường như đã di chuyển ngược lại với nền của các ngôi sao và thiên hà ở xa hơn. Nhưng phương pháp này chỉ có tác dụng với những vật thể cách xa không quá vài nghìn năm ánh sáng.

Một kỹ thuật khác là "Phương pháp Parallax". Người ta sẽ lấy một ngôi sao gần trái đất làm chuẩn, sau đó sử dụng kính viễn vọng để quan sát đối tượng trong hai lần tương tự như kỹ thuật đạc tam giác. Dữ liệu từ những lần quan sát sẽ giúp các nhà khoa học vẽ hai hình tam giác có chung đỉnh là ngôi sao. Các nhà thiên văn học sử dụng phương pháp lượng giác để tính toán khoảng cách đến vật thể cần đo.

Một phương pháp nữa là Cây nến chuẩn. Nến chuẩn là những vật thể có độ sáng hoặc độ sáng nội tại mà chúng ta biết rất rõ. Bằng cách so sánh ánh sáng chúng ta quan sát được từ những ngôi sao này với độ sáng nội tại mà chúng ta đã tính toán theo cách này, chúng ta có thể biết khoảng cách là bao xa.

Đây là kỹ thuật tính toán kiểu bậc thang bằng cách kết hợp các phương pháp đạc tam giác, Parallax và xác định quang phổ để xác định những ngôi sao hoặc thiên hà rất xa. Cây nến chuẩn có thể giúp giới thiên văn phát hiện các đối tượng thiên văn cách trái đất hàng tỷ năm ánh sáng.