Kính viễn vọng không gian James Webb quay ngược thời gian như thế nào

Giúp NTDVN sửa lỗi

Nhờ một tấm gương lớn hơn và các tính năng đặc biệt khác, kính viễn vọng không gian James Webb có thể “nhìn thấy” khởi nguồn vũ trụ mà kính viễn vọng Hubble không thể làm được.

Ánh sáng từ không gian luôn tới chúng ta sau một khoảng thời gian trễ. Ví dụ, ánh sáng từ hệ sao gần nhất của chúng ta, Alpha Centauri, mất 4 năm để đến Trái đất, vì vậy khi chúng ta nhìn vào Alpha Centauri, những gì mà chúng ta nhìn thấy là hình ảnh cách đây 4 năm.

Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) sẽ đưa ý tưởng này lên tầm cao mới, nghiên cứu các thiên thể ở xa cách chúng ta 13,5 tỷ năm - gần với thời điểm bắt đầu hình thành vũ trụ.

Sự khởi đầu của vũ trụ

Vụ nổ Big Bang xảy ra cách đây 13,8 tỷ năm. Một giây sau đó, vũ trụ hình thành bao gồm bức xạ, hydro, heli và các hạt năng lượng cao ở nhiệt độ 18 tỷ độ F. Khoảng 400.000 năm sau, nhiệt độ đã nguội xuống còn 5.500 độ F (3.037 độ C) và vũ trụ rực lên một màu đỏ mờ ảo. Khi vũ trụ tiếp tục giãn nở và nguội đi, ánh sáng đó biến mất và vũ trụ trở nên hoàn toàn tối tăm, còn gọi là Thời đại Đen tối.

Các hạt từ Vụ nổ Big Bang đã kết hợp lại với nhau do lực hấp dẫn và tạo thành những nguyên tử đầu tiên. Những nguyên tử đó tập hợp lại với nhau thành từng đám, cuối cùng trở thành những ngôi sao. Khi những ngôi sao đầu tiên hình thành, chúng cũng bắt đầu phát ra những tia sáng đầu tiên, JWST được chế tạo chính là để phát hiện ra những tia sáng đầu tiên này.

Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA đã phóng vào lúc 7:20 sáng Thứ Bảy ngày 25/12/2021 trên tên lửa Ariane 5 từ Cảng vũ trụ Europe tại French Guiana, Nam Mỹ.
Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA đã phóng vào lúc 7:20 sáng Thứ Bảy ngày 25/12/2021 trên tên lửa Ariane 5 từ Cảng vũ trụ Europe tại French Guiana, Nam Mỹ. Ảnh: NASA

Kính thiên văn Hubble cũng có thể nhìn ngược thời gian ở một mức độ nhất định, nhưng không xa như JWST. Hubble đã quay quanh Trái đất và mang lại cho chúng ta những hình ảnh tuyệt vời về vũ trụ cũng như các kết quả khoa học quan trọng trong hơn 30 năm qua, nhưng gương của nó chỉ có đường kính 2,44m (8 feet), hạn chế khả năng quan sát những vật thể ở xa nhất. Hơn nữa, ánh sáng từ các vật thể ở xa nhất bị kéo giãn do sự giãn nở của vũ trụ, trở thành các bước sóng hồng ngoại, mà Hubble không thể dễ dàng phát hiện ra.

Để so sánh, JWST được thiết kế để thu thập bức xạ hồng ngoại, nhờ vào gương có đường kính 6,4m (21 foot) lớn hơn nhiều và những ưu điểm khác trong việc thu thập bức xạ hồng ngoại bên cạnh việc quan sát các vật thể ở xa. Các ngôi sao và hành tinh vừa mới hình thành được bao quanh bởi bụi, chúng hấp thụ ánh sáng nhìn thấy được; tuy nhiên, bức xạ hồng ngoại có thể xuyên qua lớp bụi đó. Do đó, JWST có thể quan sát được cả những thiên thể xa hơn và mờ hơn mà Hubble không thể quan sát được.

Qua Kính viễn vọng James Webb: Tiếp cận được đến nơi khởi đầu của vũ trụ

Để thực hiện việc quan sát các vì sao kỹ lưỡng, JWST phải nhìn vào một vùng của vũ trụ trong thời gian dài để thu thập càng nhiều ánh sáng càng tốt từ các vật thể ở xa mà các nhà thiên văn muốn quan sát. Marusa Bradac, một nhà thiên văn học tại Đại học California, Davis, cho trang NPR biết trong một cuộc phỏng vấn: “Nếu bạn không tiếp cận được đến nơi khởi đầu của vũ trụ, sẽ thực sự khó khăn để tìm ra toàn bộ quá trình phát triển của vũ trụ trông như thế nào”.

Không giống như Hubble, JWST thậm chí có thể nhìn thấy ngay cả các vườn ươm sao, nơi các ngôi sao và hệ hành tinh của chúng được sinh ra. Các quan sát sẽ trả lời các câu hỏi về cách các đám mây bụi và khí sụp đổ để hình thành các ngôi sao và cách các hệ hành tinh hình thành xung quanh chúng.

Một mục tiêu xa hơn cho JWST là cố gắng tìm hiểu sự hình thành của các yếu tố. Sau vụ nổ Big Bang, nhiệt độ và mật độ rất cao đã tạo ra các nguyên tố đơn giản nhất, chủ yếu là heli và hydro. Chúng ta biết rằng tất cả các nguyên tố khác - cacbon, vàng, silic và hơn thế nữa - được tạo ra trong các phản ứng hạt nhân trên các ngôi sao và trong các vụ nổ sao khổng lồ mà chúng ta gọi là siêu tân tinh, làm phân tán các nguyên tố vào thiên hà. Nhưng chúng ta không hoàn toàn hiểu các phản ứng liên quan.

Mô hình quy mô đầy đủ đầu tiên được trưng bày tại Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA (năm 2005).
Mô hình quy mô đầy đủ đầu tiên được trưng bày tại Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA (năm 2005). Ảnh: NASA

Kính viễn vọng James Webb hứa hẹn những khám phá của tương lai

Các nhà thiên văn học từ khắp nơi trên thế giới sẽ cần thêm thời gian sử dụng JWST để hỗ trợ nghiên cứu của họ và phần lớn nghiên cứu mới sẽ là nghiên cứu về các ngoại hành tinh. Hai mươi năm trước, không có hành tinh nào khác được biết đến ngoài những hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta. Kể từ đó, hàng nghìn hành tinh, các ngoại hành tinh, đã được phát hiện trên quỹ đạo xung quanh các ngôi sao. Kế hoạch này là để JWST nghiên cứu bầu khí quyển của các ngoại hành tinh để xác định xem liệu chúng có thể hỗ trợ sự sống hay không - hoặc kính thiên văn thậm chí có thể phát hiện ra sự hiện diện của sự sống khác ngoài vũ trụ.

Quản trị viên NASA Bill Nelson cho biết trong một thông cáo của NASA: “Kính viễn vọng không gian James Webb đại diện cho tham vọng mà NASA và các đối tác của chúng tôi duy trì để thúc đẩy chúng tôi tiến tới tương lai. Niềm hy vọng của Webb không phải chỉ là những gì chúng tôi biết rằng chúng tôi sẽ khám phá ra; đó là những gì chúng ta chưa hiểu hoặc chưa thể hiểu về vũ trụ của chúng ta…. Chúng tôi đã sẵn sàng cho một khoảng thời gian khám phá thực sự thú vị, về những thứ mà chúng tôi chưa từng thấy hoặc tưởng tượng trước đây”.

Theo Discover Magazine



BÀI CHỌN LỌC

Kính viễn vọng không gian James Webb quay ngược thời gian như thế nào