Tuy nhiên, yếu tố quyết định đến định hướng của tôi lại không phải là những bước tiến này, mà chính là sự quan sát trực tiếp bầu trời. Do cần phải kiếm sống cho ba tháng nghỉ hè, tôi đã quyết định tìm một công việc tại trường. Tôi nghĩ mình có thể kết hợp việc làm thêm với giải trí bằng cách kiếm một công việc tại phòng thí nghiệm vật lí thiên văn, nó sẽ cho phép tôi không chỉ học làm nghiên cứu, mà còn được quan sát trực tiếp các nhà vật lí thiên văn làm việc. Tại Mỹ, các giáo sư không có tiền lương trong những tháng nghỉ hè, họ phải xin tài trợ của cấc cơ quan chính phủ. Với vật lí thiên văn, các cơ quan này là NSF (National Science Foundation - Quỹ Khoa học Quốc gia) và NASA. Các khoản tài trợ này bao gồm cả chi phí cho việc nhận các sinh viên tạm thời để làm những công việc tính toán hoặc thí nghiệm. Tôi chỉ việc đến gặp bất cứ giáo sư nào có đề tài nghiên cứu mà tôi quan tâm, bất kể ông nổi tiếng tới cỡ nào, là mọi chuyện sẽ được thu xếp.

Hai khóa thực tập mà tôi đã làm trong mùa hè năm 1967 và 1968 đã ảnh hưởng sâu sắc tới quan điểm về nghiên cứu khoa học của tôi. Khóa đầu tiên tôi làm ở phòng thí nghiệm của William Fowler, người sẽ đoạt giải Nobel vật lí vào năm 1983, và là cha đẻ của vật lí thiên văn hạt nhân, ông là người đã giải thích được tất cả các nguyên tố nặng được tạo ra như thế nào ở bên trong một ngôi sao - một loại nhà máy điện hạt nhân của tự nhiên. Nặng hơn hyđrô và heli (hai nguyên tố nhẹ được tạo ra trong Big Bang), các nguyên tố nặng là thành phần cơ bản của sự sống và ra toàn bộ vẻ đẹp cũng như sự phức tạp của thế giới. Nói cách khác, bằng cách mô tả một cách chi tiết các phản ứng hạt nhân xảy ra trong lò luyện của các ngôi sao, Fowler đã chỉ ra rằng tất cả chúng ta đều được tạo ra từ các hạt bụi của những vì sao. Công việc của tôi chính xác là đo tỉ lệ một số phản ứng hạt nhân nhất định xảy ra trong Mặt Trời nhờ một máy gia tốc hạt bắn các hạt có tốc độ cao vào một bia cố định. Tôi đã học được sự khổ hạnh khắc nghiệt của công việc nghiên cứu: không phải lúc nào cũng đầy phấn khích, mà đôi khi đòi hỏi sự lặp đi lặp lại nhàm chán, không cần sự sáng tạo và trí tưởng tượng, nó cũng có thể dẫn đến những bế tắc và sự nản lòng, nhưng nó luôn yêu cầu sự cần cù (theo công thức “90% là mồ hôi và 10% là cảm hứng”), sự kiên trì và niềm đam mê. Như vậy, cái nhìn đầu tiên của tôi về vật lí thiên văn không phải là bầu trời. Vì tôi vẫn còn chưa được sờ tới kính thiên văn.

Điều này đã được khắc phục vào năm sau, trong khóa thực tập hè lần thứ hai. Hè năm 1968, tôi làm tại phòng thí nghiệm của nhà vật lí Gordon Garmire, người thực hành cái được gọi là “thiên văn học tia X”. Bạn nên biết rằng ánh sáng mà mắt ta cảm nhận được chỉ là một phần nhỏ của toàn bộ thang mà các nhà vật lí gọi là “phổ điện từ”. Ánh sáng được đặc trưng bởi năng lượng của nó, theo giá trị năng lượng giảm dần là tia gamma và tia X, đi xuyên qua cơ thể của chúng ta, rồi đến tia cực tím, không nhìn thấy được và đốt cháy da của chúng ta, có thể gây ung thư, tiếp sau là ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại, mà cơ thể chúng ta liên tục phát ra và cho phép loài chó nhìn thấy ta vào ban đêm bởi đôi mắt của chúng nhạy cảm với nó hơn; cuối cùng là sóng radio, truyền các chương trình truyền hình yêu thích từ các đài phát tới ti vi nhà chúng ta. Ngôi sao nguồn sống của chúng ta là Mặt Trời, nó bức xạ chủ yếu là ánh sáng nhìn thấy, và chọn lọc tự nhiên đã cung cấp cho ta đôi mắt nhạy cảm với nó để tạo điều kiện thuận lợi cho sự tiến hóa. Nhưng vũ trụ không phải chịu hạn chế này và nó luôn nỗ lực thể hiện sự sáng tạo của mình bằng cách sử dụng tất cả các loại ánh sáng có thể: các tia gamma có thể tiết lộ cái chết bùng nổ của những ngôi sao nặng, và tia hồng ngoại phát lộ những “nhà trẻ” sao bị vùi lấp trong những kén bụi. Giáo sư Gordon Garmire nghiên cứu các nguồn tia X trên bầu trời nhờ kính thiên văn đặt trên quỹ đạo ở bên trên khí quyển của hành tinh chúng ta. Ánh sáng năng lượng cao này thường gắn liền với những hiện tượng dữ dội trên bầu trời, chẳng hạn cơn hấp hối bùng nổ của một ngôi sao nặng mà người ta gọi là “sao siêu mới” (hay siêu tân tinh - supernova), hay hiện tượng bầu khí quyển của một ngôi sao bị “đớp” bởi lực hấp dẫn của một lỗ đen. Mà khi vật chất khí của một ngôi sao bị hút vào một lỗ đen, nhiệt độ của nó (vật chất khí) được tăng lên đến hàng triệu độ C, làm cho nó phát ra ánh sáng có năng lượng rất cao dưới dạng tia X, trước khi biến mất vào trong cái miệng há hốc của lỗ đen. Một trong những dự án nghiên cứu của Garmire là nhận diện ngôi sao có khí cung cấp thức ăn cho thói phàm ăn vô độ của lỗ đen. Ngôi sao này chủ yếu phát ra ánh sáng nhìn thấy, vì vậy cần phải chụp ảnh vị trí nguồn tia X này trên bầu trời nhờ một kính thiên văn quang học. Kính thiên văn nổi tiếng trên núi Palomar của Caltech thực ra đã được thiết kế cho nhiệm vụ này. Nhà trường đã thuyết phục ông trùm dầu mỏ John Rockefeller bỏ ra một khoản tài trợ để xây dựng chiếc kính khổng lồ với một gương có đường kính 5m, được khánh thành vào năm 1948 và cho đến những năm 1960 vẫn là lớn nhất thế giới. Được trang bị công cụ hiện đại, cho phép nhìn thấy các thiên thể mờ hơn, tức là thấy xa hơn, và thấy xa hơn tức là thấy sớm hơn, nên kính thiên văn ở Palomar có thể nhìn trở lại quá khứ tới bảy tỉ năm, tức là một nửa tuổi của vũ trụ.

Khi Garmire yêu cầu tôi đi cùng tới Palomar để hỗ trợ ông quan sát, tôi đã quá hạnh phúc và không thể bỏ lỡ cơ hội bất ngờ này. Tôi không thể nào quên được đêm đầu tiên bên chiếc kính thiên văn huyền thoại này. Các đài thiên văn luôn ở những nơi có vẻ đẹp tự nhiên đặc biệt, cách xa nền văn minh và ánh sáng của các đô thị, chúng thường ở vùng cao để có được tầm nhìn càng thoáng đãng càng tốt. Tim tôi đã đập rất nhanh khi xe của chúng tôi lên đến đỉnh núi Palomar, và lần đầu tiên tôi nhìn thấy mái vòm của nhà đặt kính thiên văn sừng sững hiện ra sau đoạn đường cua, trông giống như một nhà thờ hướng lên bầu trời. Ở bên trong, kính thiên văn, một tác phẩm thực sự tuyệt vời của công nghệ, được đặt cao tới mức chúng tôi phải sử dụng thang máy để lên xuống. Đêm xuống, khi đến lúc mở mái vòm và hướng chiếc kính khổng lồ lên bầu trời và thu thập các ánh sáng quý báu tới từ vũ trụ, lần đầu tiên tôi cảm nhận được sự bao la vô tận và cảm giác khó tả khi được kết nối với vũ trụ. Tôi tự nhủ rằng vũ trụ rộng lớn này chứa đầy các bí mật, và ngay cả với trí tuệ nhỏ bé của mình, tôi cũng có thể đóng góp một phần, dù chỉ là ít ỏi, để làm giảm bớt những điều chưa biết, để vén lên một phần nhỏ bí ẩn của nó. Để có được các phát minh không nhất thiết phải có được sự thiên tài của Feynman. Số lượng các vấn đề chưa được giải quyết trong vật lí thiên văn dường như vô hạn, trong khi đối với vật lí hạt cơ bản thì hạn chế hơn nhiều.

Cái bóng của Hubble, những khám phá thiên văn học vĩ đại - một số được thực hiện ngay trong khuôn viên trường tôi, bởi chính các giáo sư ở đây - sự thám hiểm không gian Hệ Mặt Trời, cú sét ái tình mà tôi đã có trong quá trình quan sát ở núi Palomar, tất cả sự cuồng nhiệt của các sự kiện và hoạt động đó - năm 1969, còn được thêm vào những bước đi đầu tiên của con người trên Mặt Trăng - thật vô cùng kích thích đối với trí óc tò mò và non trẻ của tôi. Tôi đã được ở đúng nơi và đúng thời điểm để nhảy vào thiên văn học. Ở giữa sự sôi sục trí tuệ này, việc tôi trở thành một nhà vật lí thiên văn là điều không thể tránh khỏi.

Đến đây, tôi phải nhớ đến công ơn của cha mẹ tôi. Lựa chọn để thành nhà nghiên cứu nói chung và là nhà vật lí thiên văn nói riêng, không phải phổ biến đối với người Việt Nam. Như tôi đã kể, gia đình nào khá giả thường hướng con mình theo học ngành y, dược hay luật, những nghề có thu nhập cao và được coi trọng trong xã hội. Mặc dù vậy, bố mẹ luôn động viên và cổ vũ những lựa chọn của tôi về mặt tinh thần. Biết rằng luôn có bố mẹ đằng sau ủng hộ, dù tôi quyết định thế nào đi nữa, luôn mang lại cho tôi sức mạnh và sự dũng cảm để theo đuổi con đường học tập và đạt được những mục tiêu đã đề ra.