 |
| Mô phỏng kính viễn vọng không gian James Webb khi đi vào hoạt động. Ảnh: NASA |
Theo sau sự
kiện phóng lên đầy căng thẳng vào
Giáng Sinh là một loạt các triển khai quan trọng để mở kính thiên văn và tấm chắn
nắng. Nếu bất kỳ hoạt động nào trong số này thất bại, James Webb sẽ là một
thất bại toàn tập vô dụng. Nhưng chương trình đã được thực hiện một cách
hoàn hảo, một quá trình diễn ra suôn sẻ và thành công hơn bất kỳ ai trong chúng
tôi từng dám hy vọng, chứ đừng nói đến mong đợi.
Đây không chỉ là minh chứng cho trình độ chuyên
môn của các kỹ sư, kỹ thuật viên và nhà khoa học trong dự án. Nó đồng thời
nhấn mạnh tầm quan trọng to lớn của chương trình thử nghiệm được thực hiện trên
Trái Đất để xác minh các thủ tục và điều này đôi khi phát lộ các vấn đề cần được
khắc phục trước khi phóng. Mặc dù điều này đôi khi dẫn đến chậm tiến độ và
tăng chi phí, nhưng cuối cùng một chiếc kính thiên văn hoàn hảo đã ra đời.
Trong tháng 7, chiếc kính thiên văn đã chuyển từ
giai đoạn kiểm tra và thử nghiệm sang giai đoạn hoạt động, một đài quan sát tuyệt
vời như đã được lên kế hoạch từ lâu. Những người đã tham gia vào tiến
trình và sẽ làm việc với dữ liệu như chúng tôi thực sự khó có thể chờ đợi.
Hình ảnh sắc nét
"Các quan sát công bố sớm" mới đây,
được lựa chọn bởi một ủy ban quốc tế gồm đại diện từ Nasa, Esa (European Space
Agency – Cơ quan Vũ trụ Châu Âu), CSA (Canadian Space Agency – Cơ quan Vũ trụ
Canada) và Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian, là một phần của chương
trình được thiết kế nhằm làm nổi bật phạm vi rộng khoa học rộng mà kính thiên văn
sẽ thực hiện.
Thật là thú vị khi được xem những hình ảnh mới –
tôi đã không ngờ tới mức độ sắc nét và độ chi tiết tốt như thế. Thật vui
khi cuối cùng cũng có dữ liệu chất lượng cao như vậy.
Được tiết lộ bởi tổng thống Hoa Kỳ Joe Biden,
hình ảnh tuyệt đẹp của SMACS 0723, một cụm hàng nghìn thiên hà, được công bố vào
ngày 11 tháng 7. Các nhóm thiên hà khổng lồ ở tiền cảnh phóng đại và làm lệch
ánh sáng của các vật thể phía sau, giúp chúng ta nhìn ngược thời gian vào những
vật thể rất mờ.
Bức ảnh cho thấy dáng vẻ cụm thiên hà vào thời
điểm cách đây 4,6 tỷ năm. Nhưng những thiên hà xa hơn trong ảnh (những
thiên hà có vẻ như bị kéo giãn) có tuổi đời khoảng 13 tỷ năm – và chúng ta đã
có nhiều dữ liệu về chúng hơn bất kỳ thiên hà cổ đại nào khác.
Những hình ảnh như thế này sẽ giúp chúng ta hiểu cách các ngôi sao và thiên hà đầu tiên hình thành. Một số trong đó có thể nằm trong số những vật thể xa nhất từng được biết đến, từ thuở sơ khai của vũ trụ. Bức ảnh là một hình ảnh "màu" tổng hợp được tạo ra từ các quan sát được thực hiện ở các bước sóng khác nhau. Ảnh được chụp bởi Camera Hồng ngoại gần của kính thiên văn (Near-Infrared Camera – NIRCam).
 |
| SMACS 0723. NASA, ESA, CSA và STScI |
James Webb cũng đã chụp được Stephan’s Quintet, một nhóm năm thiên
hà đang hợp nhất cách xa khoảng 290 triệu năm ánh sáng trong chòm sao Pegasus. Hình ảnh
cũng gợi ý rằng có một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm và cho thấy các ngôi sao
đang được sinh ra. Dữ liệu sẽ cho chúng ta biết thêm về cách các thiên hà tiến
hóa và tốc độ phát triển của các lỗ đen siêu lớn.
 |
| Stephen’s quintet. NASA, ESA, CSA, và STScI |
Hình ảnh tiếp theo là Tinh vân Carina, như trong hình dưới đây, một trong những tinh vân lớn
nhất và sáng nhất (những đám mây bụi và khí nơi các ngôi sao ra đời). James
Webb có thể thăm dò sâu bên trong đám bụi bằng ánh sáng hồng ngoại, để vén màn
bí mật bên trong vườn ươm sao – điều chúng ta chưa từng thấy trước đây – nhằm
khám phá thêm về cách các ngôi sao được sinh ra.
Tinh vân Carina nằm cách xa khoảng 7.600 năm
ánh sáng trong chòm sao Carina phía nam. Hình ảnh cho thấy hàng trăm ngôi
sao hoàn toàn mới (mỗi chấm sáng là một ngôi sao), các tia sáng và bong bóng do
chúng tạo ra. Chúng tôi cũng có thể thấy những chi tiết chưa thể giải thích.
 |
| Một vùng hình thành sao trong Ngân Hà. NASA, ESA, CSA và STScI |
Hình ảnh ngoạn mục tiếp theo là của Southern Ring hay tinh vân “Eight-Burst”, một tinh vân hành tinh, tức một đám mây khí đang giãn nở, bao quanh một ngôi sao đang chết, hoặc trong trường hợp này là hai ngôi sao đang chết quay quanh nhau. Nó có đường kính gần nửa năm ánh sáng và nằm cách xa Trái đất khoảng 2.000 năm ánh sáng.
Lớp vỏ màu cam sủi bọt trong hình ảnh là hydro
phân tử (một loại khí hình thành khi hai nguyên tử hydro liên kết với nhau),
trong khi tâm màu xanh lam là khí mang điện tích. Trong hình ảnh bên phải,
bạn có thể thấy hai ngôi sao sắp chết ở trung tâm, cho chúng ta cơ hội nghiên cứu
về cái chết của sao một cách chi tiết chưa từng có.
 |
| Tinh vân Southern Ring. NASA, ESA, CSA và STScI |
Dữ liệu mới là kết quả của nhiều tháng đo lường
và thử nghiệm miệt mài để giúp James Webb sẵn sàng dùng được như một công cụ
khoa học sau khi triển khai. Các bước đầu tiên là lấy nét và căn chỉnh
hình ảnh của từng tấm gương. Mỗi công cụ khoa học của kính thiên văn –
NIRCam, Máy Quang phổ Hồng ngoại gần (The Near InfraRed Spectrograph – NIRSpec)
và Thiết bị Hồng ngoại tầm trung (Mid-Infrared Instrument – MIRI) – cũng được bật và
thử nghiệm.
Tất cả các thiết bị này, những thứ sẽ nhìn vào không gian sâu trong các bước sóng khác nhau, phải được làm nguội cùng với kính thiên văn, nếu không chúng sẽ tỏa nhiệt nền và quấy rầy những quan trắc nhạy cảm về các đối tượng thiên văn. Thiết bị cuối cùng được bật là MIRI, hoạt động ở nhiệt độ thấp nhất, chỉ 7 độ trên độ không tuyệt đối, việc này mất vài tháng để hoàn thành.
Kích thước của kính thiên văn – tức khẩu độ –
là chìa khóa quyết định chất lượng cuối cùng của các hình ảnh và độ chi tiết có
thể quan sát được. Càng to càng tốt. Các kính thiên văn lớn với đường
kính khẩu độ lên đến mười mét đã được xây dựng trên mặt đất.
Tuy nhiên, các hiệu ứng gây nhiễu của bầu khí
quyển, làm nhiễu loạn ánh sáng tới kính thiên văn, khiến chúng khó đạt được độ
phân giải tối đa. Ngoài ra, trên Trái Đất, ánh sáng nền từ bầu trời đêm hạn
chế độ nhạy của kính thiên văn, những vật thể mờ nhất mà chúng ta có thể nhìn
thấy.
Với khẩu độ 6 mét, James Webb là kính thiên văn
lớn nhất từng được phóng vào không gian và từ vị trí thuận lợi cách Trái Đất một
triệu dặm, không nằm trong bầu khí quyển của Trái Đất, chiếc kính được kỳ vọng
sẽ mang lại những góc nhìn chi tiết tốt nhất về vũ trụ mà chúng ta từng được thấy. Không
có gì để nghi ngờ việc James Webb sẽ cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về
vũ trụ, giống như người tiền nhiệm, Kính viễn vọng Không gian Hubble, đã từng
làm.
Tác giả
Giáo sư Vật lý Thiên văn và Khoa học Không gian, Đại học Leicester
Tuyên bố công khai
Martin Barstow nhận tài trợ từ Cơ quan Vũ trụ Vương quốc Anh.
Huỳnh Thị Thanh Trúc dịch
Nguồn: James Webb telescope: a scientist
explains what its first, amazing images show – and how it will change astronomy, The
Conversation, July 12, 2022.
