Những hình ảnh thu được từ Kính viễn vọng James Webb có ý nghĩa gì đối với chúng ta?

Tất cả những gì chúng ta nhận được ngày hôm nay chính là thành quả của 3 yếu tố: kiên nhẫn, thời gian và tiền bạc của các nhà khoa học tại NASA trong suốt 26 năm qua.

Mọi thứ được bắt đầu từ năm 1996, khi các nhà thiên văn học đề xuất việc tạo ra một kính viễn vọng không gian thế hệ tiếp theo, có khả năng quan sát cách xa 13,6 tỷ năm ánh sáng. Theo kế hoạch ban đầu, kính thiên văn này sẽ sẵn sàng hoạt động vào năm 2007 với chi phí chỉ 500 triệu đô la.

Tuy nhiên mọi thứ dường như không đi theo đúng kế hoạch, và chẳng có điều gì xảy ra cho đến ngày Giáng sinh năm 2021 và số tiền phải bỏ ra không phải 500 triệu USD, thay vào đó con số đã tăng lên 10 tỷ USD. Nhưng lời hứa của các nhà thiên văn học vẫn không đổi: những hình ảnh mà kính thiên văn mới sẽ rất ngoạn mục và cung cấp cho chúng ta những thông tin vô cùng đắt giá.

Và những lời hứa đó đã được thực hiện. Trong một cuộc họp báo với giới truyền thông tại Trung tâm bay không gian Goddard ở Greenbelt, Md., NASA đã tiết lộ bốn hình ảnh mới do Kính viễn vọng James Webb chụp được bao gồm các tinh vân, các cụm thiên hà, và một hình ảnh khổng lồ về ngoại hành tinh chưa từng thấy trước đây. Đó là ngoài bức ảnh chụp một cụm thiên hà được gọi là SMACS 0723 — gồm hàng nghìn thiên hà và những thiên hà xa xôi nhất từng được quan sát trong quang phổ hồng ngoại — được tiết lộ tại một cuộc họp báo của Nhà Trắng hôm 11/7 bởi Giám đốc NASA Bill Nelson, với Tổng thống Joe Biden và Phó Tổng thống Kamala Harris tham dự.

"Những hình ảnh này sẽ nhắc nhở thế giới rằng nước Mỹ có khả năng làm nên những điều tuyệt vời", Tổng thống Biden nói. "Không có gì nằm ngoài khả năng của chúng tôi", ông nói thêm, kính thiên văn Webb "tượng trưng cho tinh thần khám phá không ngừng nghỉ của người Mỹ".

Hình ảnh công bố hôm 11/7 và bốn bức ảnh khác mà NASA tiết lộ hôm nay là những vật thể mà hầu hết những người ngoài cộng đồng thiên văn học chưa từng biết đến, ngoài SMACS 0723 còn có:

• Tinh vân Carina, một trong những tinh vân lớn nhất và sáng nhất trên bầu trời, nằm cách Trái đất 7.600 năm ánh sáng.
• WASP-96b, một hành tinh khí khổng lồ quay quanh một ngôi sao cách Trái đất 1.150 năm ánh sáng.
• Tinh vân Nebula (NGC 3132), một đám mây khí đang giãn nở rộng gần nửa năm ánh sáng bao quanh một ngôi sao sắp chết cách chúng ta 2.000 năm ánh sáng.
• Stephan's Quintet, một nhóm thiên hà nhỏ, nằm cách Trái đất 290 triệu năm ánh sáng, được chụp ảnh thô sơ lần đầu tiên vào năm 1787.

Các nhà khoa học đã chọn năm mục tiêu làm nhóm mẫu của các loại vật thể mà kính thiên văn sẽ nhắm tới trong những năm qua: Tinh vân Nebula đại diện cho cái chết của sao; SMACS 0723 đại diện cho thử nghiệm chụp ảnh trường sâu; Tinh vân Carina đại diện cho "vườn ươm sao", nơi hàng triệu ngôi sao đang được sinh ra.

Tuy nhiên, theo một số cách, vật thể nhỏ nhất mà kính thiên văn chụp được - hành tinh WASP-96b - có khả năng sẽ là vật thể gây ra sự phấn khích lớn nhất. Cho đến nay, các ngoại hành tinh, hoặc các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác, chỉ có thể phát hiện được bằng một trong hai cách: Phương pháp quá cảnh, trong đó các nhà thiên văn học nhận biết được độ mờ nhỏ của ánh sáng trong một ngôi sao mẹ khi một hành tinh quay quanh nó đi qua phía trước nó; và phương pháp vận tốc xuyên tâm — trong đó họ tìm kiếm sự dao động nhỏ ở vị trí của ngôi sao khi lực hấp dẫn của hành tinh quay quanh nó tác động lên nó.

Điều mà các nhà thiên văn học không bao giờ có thể làm cho đến bây giờ là nhìn thấy chính hành tinh này, vì việc phát hiện một thiên thể nhỏ bé trong ánh sáng chói lòa của ngôi sao mẹ của nó sẽ giống như đứng cách đó một dãy nhà và cố gắng nhìn thấy một con bướm đêm đang bay bên cạnh đèn đường. Giờ đây, các nhà thiên văn thậm chí có thể hình ảnh mờ nhạt các hành tinh ngoài hành tinh, họ cũng có thể tìm kiếm dấu hiệu của sự sống trên chúng.

Và hình ảnh của WASP-96b tiết lộ rằng bầu khí quyển của nó rất giàu nước, thành phần quan trọng cho sự sống như chúng ta biết. Knicole Colón, nhà khoa học của dự án Webb, cho biết: "Những gì bạn đang thấy ở đây là một dấu hiệu kể về dấu vết hóa học của hơi nước trong bầu khí quyển của hành tinh cụ thể này. Hay cụ thể hơn là có bằng chứng về mây và sương mù".

Như Phó Tổng thống Harris đã nói, với những bức ảnh kiểu này, chúng ta đang bước vào một "giai đoạn khám phá khoa học mới". Những hình ảnh này cung cấp một "cửa sổ mới cho lịch sử vũ trụ của chúng ta", Tổng thống Biden nói thêm.

Bản thân hoạt động của Webb đó đã là một thành công, vì kỹ thuật và vị trí của nó trong không gian khiến nó không giống với kính viễn vọng nào từng được chế tạo trước đây.

Kính viễn vọng không gian Hubble được phóng vào năm 1990, quay quanh Trái đất theo quỹ đạo cao 547 km, ngay phía trên bầu khí quyển của chúng ta và trông giống như một kính thiên văn — một hình trụ kim loại với thấu kính quang học được chế tạo bên trong và truyền ánh sáng trong từ một đầu — chủ yếu nhìn trong quang phổ khả kiến. Điều đó có nghĩa là gương của nó cần được bảo vệ khỏi ánh sáng đi lạc từ mặt trời, Trái đất và các vật thể khác mà nó không quan sát được.

Trong khi đó, Webb hoạt động trong quang phổ hồng ngoại, một bước sóng ánh sáng nằm ngoài quang phổ khả kiến, về bản chất nó là thước đo nhiệt nhiều hơn ánh sáng. Hubble không bao giờ có thể nhìn thấy khoảng cách 13,6 tỷ năm ánh sáng còn Webb thì có thể, bởi vì ánh sáng nhìn thấy từ rất xa bị che khuất bởi bụi và khí trong không gian sâu.

Do đó, để hoạt động được, Webb cần được bảo vệ khỏi nhiệt lượng, thứ sẽ làm mờ quang học hồng ngoại của nó giống như ánh sáng đi lạc sẽ làm mờ các gương quang phổ khả kiến của Hubble.

Gương chính của Webb có chiều ngang 6,5 m và được làm bằng 18 đoạn hình lục giác, mỗi đoạn có thể được điều chỉnh theo bảy trục khác nhau với độ chính xác đến nanomet — hoặc một phần tỷ mét — cho phép tổng thể gương có thể lấy nét chi tiết và rõ nét tối đa.

"Sự khác biệt giữa những gì Hubble và Webb không giống như so sánh một người 70 tuổi với một người 71 tuổi", Scott Friedman, một nhà thiên văn học thuộc nhóm Webb, cho biết trong một cuộc trò chuyện với TIME năm ngoái. "Nó giống như việc so sánh một em bé một ngày tuổi với một em bé một tuổi, và đó là một sự khác biệt rất lớn".

Như Nelson đã nói: "Ở một nơi nào đó, một điều gì đó đáng kinh ngạc đang chờ được biết đến".

Tham khảo: Time