Các nhà thiên văn sắp có “mắt thần” nhìn vào không gian vô hình mà viễn vọng kính Hubble không thể nhìn thấy. Kính viễn vọng không gian mới James Webb trị giá $10 tỷ sẽ tiết lộ gần như toàn bộ bí mật của vũ trụ…
Kính thiên văn mạnh nhất lịch sử
James Webb sẽ là đài quan sát không gian mạnh nhất và đắt nhất khi nó phóng lên không gian vào ngày Thứ Bảy 25 Tháng 12, 2021 từ lãnh thổ Guiana thuộc Pháp và phủ sóng trực tiếp trên trang web của NASA bắt đầu 6 giờ sáng theo giờ miền Đông nước Mỹ (ET). Ngoài việc kiểm tra mức độ tập trung các hành tinh bên ngoài Hệ Mặt trời, đài quan sát sẽ quan sát một số thiên hà sớm nhất hình thành sau Vụ nổ lớn (Big Bang), được xem là các cấu trúc sơ khai của vũ trụ.
Kính viễn vọng hoạt động như một “mắt thần hồng ngoại”, phát hiện ra những tia sáng chúng ta không nhìn thấy được bằng kính quang học để có thể giúp làm lộ ra những vùng không gian ẩn chưa biết. Webb sẽ xem xét mọi giai đoạn của lịch sử vũ trụ, bao gồm cả những lần phát sáng đầu tiên sau Vụ nổ lớn tạo thành vũ trụ và sự hình thành của các thiên hà, các ngôi sao và hành tinh lấp đầy vũ trụ như ngày nay. Sức mạnh của Webb sẽ cho phép đài quan sát giải đáp các câu hỏi về Thái dương hệ và theo dõi các tín hiệu rất yếu đến từ các thiên hà đầu tiên được hình thành cách đây hơn 13.8 tỷ năm.
Marcia Rieke, giáo sư thiên văn tại Đài quan sát Steward của Đại học Arizona, nhận định: “Hiện chúng ta chưa nhìn thấy các thiên hà hình thành từ 500 triệu đến 600 triệu năm sau vụ nổ Big Bang do ánh sáng của chúng quá mờ nhạt. Máy ảnh hồng ngoại trên Webb có thể nhìn được ánh sáng đầu tiên mờ nhạt từ các thiên hà hình thành trong giai đoạn sơ khai của vũ trụ. Khi vũ trụ giãn nở, các thiên hà ở rìa ngoài này bị đẩy ra xa nhanh đến mức bước sóng ánh sáng của chúng bị giãn ra và rất mờ nhạt mà kính Hubble không thể nhìn thấy”.
Nay, với khả năng “vô đối” của Webb, các nhà thiên văn có thể đến gần Vụ nổ lớn gấp bốn lần so với Hubble, vốn chỉ quan sát được vũ trụ 450 tỷ năm sau Vụ nổ lớn. George Rieke, chồng của Marcia Rieke, giáo sư thiên văn tại Đài quan sát Steward của Đại học Arizona, là trưởng nhóm khoa học của bộ phận nghiên cứu chế tạo “mắt thần” Mid-Infrared Instrument dùng cho Webb. Công cụ này cho phép Webb nhìn xa hơn bằng phổ hồng ngoại. Mỗi kính viễn vọng không gian được xây dựng dựa vào kiến thức thu thập được từ các kính viễn vọng trước đó. Trong trường hợp của Webb, gương nhìn lớn gấp gần 60 lần so với các kính viễn vọng không gian trước đây, kể cả Kính viễn vọng Không gian Spitzer đã ngưng làm việc. Đài quan sát cũng sẽ nâng cấp độ nhạy và độ phân giải cho Hubble.
Giải mã bí mật vũ trụ ngay sau Big Bang
Việc thu thập dữ liệu từ các quan sát hồng ngoại trên không gian là để tránh sự can thiệp của nhiệt từ Trái đất và bầu khí quyển nếu quan sát từ mặt đất. Tàu vũ trụ mang Webb có cả một tấm chắn ánh nắng mặt trời dày năm lớp mà khi mở ra sẽ lớn bằng sân tennis để bảo vệ tấm gương khổng lồ và các thành phần của Webb trước sức nóng của Mặt trời vì chúng phải luôn ở nhiệt độ rất lạnh, âm 370 độ F (âm 188 độ C) mới hoạt động được.
Các câu hỏi chính về vũ trụ có thể được giải đáp khi các nhà khoa học tiếp cận được dữ liệu từ các bước sóng ánh sáng khác nhau. Trong 70 năm qua, giới thiên văn luôn hào hứng khi được nhìn vào các bước sóng khác nhau. Trước đó, các nhà thiên văn chỉ có thể quan sát vũ trụ bằng công cụ quang học (chỉ biết các tia sáng có thể nhìn thấy). Quan sát kiểu này cũng giống như đi xem buổi hòa nhạc giao hưởng và chỉ nghe được một nốt nhạc. Bây giờ, chúng ta sắp có toàn bộ bản giao hưởng. Các phát hiện của Webb có thể xác nhận hoặc bổ sung hoàn toàn những dự đoán và ý tưởng của các nhà khoa học về nguồn gốc vũ trụ và cách nó phát triển.
“Chúng tôi muốn biết điều gì xảy ra ngay sau Vụ nổ lớn” – John Mather, nhà khoa học cấp cao của dự án James Webb Space Telescope nói – “Chúng tôi muốn biết những thiên hà đầu tiên phát triển ra sao. Có những vùng bụi tối ngăn chúng ta nhìn về thời điểm ban đầu khi các ngôi sao đang phát triển, nay chúng tôi đã có thể nhìn thấy bằng tia hồng ngoại. Biết rõ lý do tại sao các thiên hà ở xa lại rất khác các thiên hà gần Dải Ngân hà (Milky Way) sẽ giúp lấp đầy khoảng trống kiến thức quan trọng”.
Amber Straughn, nhà vật lý thiên văn phụ trách truyền thông dự án Webb làm việc tại Trung tâm không gian Goddard (Goddard Space Flight Center) của NASA ở Maryland, nhận định: “Vũ trụ là câu chuyện dài 13,8 tỷ năm, nhưng chúng ta còn thiếu một vài đoạn đầu của câu chuyện. Những gì chúng tôi đang cố gắng làm là tìm ra cách kết nối những phần của toàn câu chuyện lại với nhau để có thể tìm hiểu toàn bộ quá trình tạo thành vũ trụ”.
