1. Điều gì vừa xảy ra?
Vào sáng ngày 12/7/2022 theo giờ Việt Nam, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) đã công bố những bức ảnh đầu tiên chụp bằng kính thiên văn vũ trụ James Webb.
Thiết bị được mệnh danh là “kính thiên văn vũ trụ mạnh nhất lịch sử” cùng tên gọi đặt theo giám đốc thứ 2 của NASA đã trải qua quá trình 26 năm phát triển. Sự kiên nhẫn, thời gian, và tiền bạc của các nhà khoa học tại NASA đã được vũ trụ đáp lại hậu hĩnh.
Bức ảnh thành quả đầu tiên được công bố bởi kính James Webb thu lại ánh sáng từ cụm thiên hà SMACS 0723. Theo lời giới thiệu của tổng thống Mỹ Joe Biden, trong bức ảnh còn bao gồm luồng ánh sáng cổ xưa nhất từng được ghi lại, với 13 tỷ năm tuổi thọ.
Nói đúng hơn, chúng đã du hành 13.5 tỷ năm từ điểm khởi đầu, cho đến khi được James Webb ghi nhận.
Bức ảnh có ý nghĩa vô cùng quan trọng, vì nó hé lộ hình hài của vũ trụ khi mới 600 triệu năm tuổi, tính từ điểm khởi đầu là vụ nổ Big Bang. Các nhà khoa học kỳ vọng, kính James Webb có thể hé lộ nhiều hơn nữa về sự hình thành và kết thúc của các vì sao và các hành tinh, hình dạng của hố đen, hay sự sống ngoài vũ trụ.
Vào 9 giờ 30 cùng ngày, NASA công bố thêm 4 bức ảnh: quang phổ của khí quyển đầy nước của ngoại hành tinh WASP-96b; Stephan’s Quintet - nhóm 5 thiên hà bị trói vào nhau bởi lực hấp dẫn; tinh vân Carina - nơi nhiều ngôi sao mới chuẩn bị ra đời; tinh vân Southern Ring - phế tích của một ngôi sao đã chết.
2. Những tấm ảnh đầu tiên của kính James Webb chụp lại điều gì?
Cụm thiên hà SMACS 0723
Mang tên “Webb’s First Deep Field,” bức ảnh đầu tiên của James Webb được công bố đã thu lại luồng ánh sáng mờ nhạt nhất phát ra từ những thiên thể trong vùng không gian cách trái đất 4.6 tỷ năm ánh sáng.
SMACS 0723 nặng đến nỗi nó đã uốn cong ánh sáng của các thiên thể đằng sau mình. Điều đó cho thấy thuyết tương đối rộng của Albert Einstein đã chính xác.
Tinh vân Carina
Cụm thiên hà NGC 3324 thuộc tinh vân Carina nằm cách trái đất 7600 năm ánh sáng. Có thể nói tính vân này là “vườn ươm” của nhiều ngôi sao. Tại đây tồn tại nhiều ngôi sao khổng lồ, lớn hơn mặt trời của chúng ta một vài lần.
Stephan’s Quintet
Đây là nhóm 5 thiên hà do nhà thiên văn Édouard Stephan người Pháp phát hiện vào năm 1877. NGC 7320 là một trong những thiên hà nằm trong Stephan’s Quintet, cách trái đất 40 triệu năm ánh sáng. 4 thiên hà còn lại thì nằm rất gần nhau.
Các nhà nghiên cứu vẫn đang tìm nguyên nhân vì sao những thiên hà này nằm gần nhau như vậy.
Tinh vân Southern Ring
Tinh vân NGC 3132, hay còn gọi là Southern Ring, nằm cách trái đất khoảng 2000 năm ánh sáng. Tinh vân này là kết quả của cái chết của một ngôi sao. Những gì còn lại của ngôi sao này là một sao lùn trắng, nằm giữa vùng ánh sáng xanh như ngọc.
Ngoại hành tinh WASP-96b
WASP-96b nằm cách trái đất 1150 năm ánh sáng. Nó là một hành tinh khí, kết thúc vòng quay xung quanh một ngôi sao với thời gian 3.4 ngày. NASA đã công bố nghiên cứu chi tiết về quang phổ của bầu khí quyển của hành tinh này.
3. Vì sao kính James Webb có thể nhìn xuyên thời gian?
Như một món quà Giáng sinh, vào ngày 25/12/2021, Cơ quan Hàng không và Không gian Hoa Kỳ (NASA) hợp tác với Cơ quan Vũ trụ Châu Âu và Canada đã phóng thành công kính thiên văn James Webb từ xứ Guyana thuộc Pháp.
Chiếc kính thiên văn được mệnh danh như một cỗ máy thời gian khổng lồ. Do ánh sáng dù nhanh đến mấy thì cũng gặp phải những giới hạn của tốc độ, trong khi đó vũ trụ thì rợn ngợp. Điều đó khiến những gì chúng ta thu nạp được trong không gian đã xuất phát từ một điểm gốc cách niên đại của chúng ta hàng triệu, thậm chí hàng tỷ năm ánh sáng.
Kính thiên văn James Webb hoạt động giống như một máy quay hồng ngoại khổng lồ, phát hiện ánh sáng mà chúng ta không nhìn thấy được và tiết lộ những vùng không gian vẫn còn bị ẩn giấu. Chiếc kính được kỳ vọng là có thể nhìn thấy những ánh sáng ra đời sau vụ nổ Big Bang, từ đó “khảo cổ” những bức tranh niên đại khác nhau của vũ trụ.
Cụ thể, kính James Webb có 18 tấm gương lục giác được làm từ Beryllium mạ vàng, sau khi được phóng ra ngoài vũ trụ sẽ di chuyển vào vị trí để tạo thành gương hội tụ. Chiếc gương này có đường kính 6.5m, tức là rộng hơn 3 lần so với gương của kính viễn vọng Hubble.
Ánh sáng gương chính nhận được sẽ hội tụ vào gương thứ cấp, với đường kính xấp xỉ chiếc đĩa ăn. Luồng sáng từ gương thứ cấp sau đó sẽ hắt ngược lại gương chính, đi xuyên qua một lỗ nhỏ và sau đó được truyền tới bộ công cụ để phân tích.
Những “bức ảnh” được công bố thực tế cũng không phải ảnh giống như máy ảnh thông thường chụp được. Chúng là sản phẩm của việc kính James Webb chụp rất nhiều bức ảnh ở nhiều bước sóng khác nhau trong vùng cận hồng ngoại. Dữ liệu sau đó được gửi về trái đất và ghép lại thành ảnh như chúng ta thấy.
4. Kính James Webb sẽ còn hé lộ những bí mật vũ trụ nào?
Sự ra đời của những ngôi sao và hành tinh
Những hệ thống sao được hình thành trong tinh vân và thường bị bụi che khuất. Vì lẽ này, động lực cho việc hình thành những hệ sao, bao gồm sao và các hành tinh, vẫn chưa được tổng hợp thành những đặc tính cụ thể. Kính James Webb cho phép con người chụp lại quá trình hình thành, từ những tiền sao (protostar) và tiền hành tinh (protoplanet).
Xác định được quá trình này tức là hiểu được sự hình thành của hệ mặt trời cũng như mọi điều kiện khiến chúng ta tồn tại. Từ đó, ta hiểu được vị trí của mình trong vũ trụ này.
Những thiên hà và vì sao non trẻ sau Big Bang
Dù kính viễn vọng Hubble trước đây đã đủ mạnh mẽ để giúp chúng ta quan sát sự hình thành của vũ trụ, song một vài trăm triệu năm đầu tiên của vũ trụ vẫn bị phủ dưới lớp màn bí ẩn. Một chiếc kính thiên văn đủ mạnh sẽ giúp hé lộ những vì sao ra đời sớm nhất trong vũ trụ, do vậy, cho nền khoa học một vũ trụ quan hoàn chỉnh về điểm khởi đầu của chúng ta.
Hình dạng hố đen ở tâm các thiên hà
Ở trung tâm của mọi thiên hà đều có một hố đen. Song người ta không biết vì sao chúng lại nằm ở đó.
Nhiều giả thuyết cho rằng những vì sao cổ xưa nhất vũ trụ khi tan vỡ đã tạo ra những ngân hà đó, nhưng hiện nay ta vẫn chưa có đủ bằng chứng. Tại sao những ngôi sao này có thể phình to, huỷ diệt, và tạo ra những quasar mà 13 tỷ năm sau vẫn sáng loà trên bầu trời đêm?
Những hành tinh có sự sống giống trái đất
Khám phá sự vô cùng của vũ trụ, theo nghĩa triết học, còn là khám phá những gì giống với chúng ta. Được giải phóng khỏi sự cô đơn khi trôi lơ lửng trên một tảng đá bé xíu trôi dạt ở rìa vũ trụ luôn là ám ảnh của loài người.
Kính James Webb được kỳ vọng là có thể quan sát các hành tinh xa xôi, bao gồm những điều kiện hình thành sự sống của chúng.
Tốc độ giãn nở thực tế của vũ trụ
Có một sự thật là, từ vụ nổ Big Bang đến nay, vũ trụ của chúng ta vẫn liên tục giãn nở. Nhưng với tốc độ như thế nào thì vẫn là bí ẩn do giới hạn về tri thức và sức mạnh của những công cụ đo lường. James Webb được kỳ vọng có thể trả lời câu hỏi này tốt hơn kính Hubble tiền nhiệm.
5. Con người ở đâu trong vũ trụ bao la?
Khi bức ảnh cụm thiên hà SMACS 0723 được công bố, bên cạnh sự ngưỡng mộ trước vẻ đẹp của vũ trụ, hẳn trong số chúng ta còn có sự sợ hãi khi đối diện với sự tột cùng của khoảng không bao chứa lấy mình.
Công nghệ càng hiện đại, chúng ta càng nghĩ tới chuyện mình có thể di chuyển tức thời từ nơi này đến nơi khác trong vũ trụ, giống như di chuyển trong sân nhà mình. Rất tiếc rằng, bản thân vũ trụ trong duy nhất một lát cắt hiện đại chúng ta còn không thể tưởng tượng ra, thì nói gì đến chuyện biến những vì sao thành thuộc địa của mình, như tỷ phú Elon Musk mong muốn.
Những bức ảnh được NASA công bố nên được thấy trong sự trải rộng cả về không gian lẫn thời gian. Chúng là tổng hợp của những tia sáng đã trôi trong vũ trụ hành nghìn, thậm chí, triệu, tỉ năm.
Thông điệp đến từ vũ trụ, khi được “phơi bày” một cách đầy đủ hơn, chỉ nhắc nhở lại một thông điệp cũ: mọi vinh quang và khổ đau của con người trong toàn bộ lịch sử, có thể bị nuốt chửng vào sự tạo và hợp của những vì sao, tinh vân, và hố đen…