Hàng tỷ năm trước, rất lâu trước thời điểm khi mà một đám khí và bụi cuộn xoáy và hợp lại tạo thành Mặt Trời, đã có ánh sáng đi ra từ những ngôi sao đầu tiên, và bắt đầu một cuộc hành trình trong không gian.
Kể từ lúc những ánh sáng đó được truyền đi, chúng đã vượt qua hàng nghìn tỷ dặm. Nó đã va chạm với các thiên hà và những ngôi sao mới ra đời ở đó, một số ngôi sao còn có các hành tinh bên cạnh. Và một trong số đó, một giống loài đã tiến hoá, không chỉ có thể đặt ra những câu hỏi về những điều có thể có ở ngoài kia, mà còn xây dựng được công cụ giúp nhìn được thứ mà mắt thường không nhìn thấy được.
Thứ Hai vừa rồi, cả thế giới lần đầu tiên được chiêm ngưỡng thứ ánh sáng cổ xưa đó nhờ vào Kính thiên văn Không gian James Webb của NASA, thiết bị quan sát không gian sâu phức tạp và mang nhiều kỳ vọng nhất từng được xây dựng.
Đó là một bức ảnh chụp không gian sâu, ánh sáng từ vô số thiên hà xoáy quanh một điểm trung tâm, nhìn giống như một quả cầu disco vậy. Cùng với Tổng thống Joe Biden và Phó Tổng thống Kamala Harris, Quản trị viên NASA Bill Nelson đã công bố hình ảnh tại một cuộc họp báo của Nhà Trắng.
Nelson nói: “Nếu bạn để một hạt cát trên đầu ngón tay và để cách xa một cánh tay, đó chính là phần vũ trụ bạn đang thấy - chỉ là một chấm nhỏ của vũ trụ”.
Webb là sự kế thừa của Kính thiên văn Không gian Hubble, chiếc kính đã làm thay đổi hiểu biết của khoa học về sự rộng lớn của vũ trụ. Một trong những bức ảnh nổi tiếng nhất của Hubble được gọi là eXtreme Deep Field (XDF, nghĩa là trường cực sâu) cho thấy những đốm sáng mà thực chất là 5.500 thiên hà, điểm mờ nhất trong đó là khi chúng ta nhìn ngược về 13,2 tỷ năm trước.
Webb cho phép các nhà thiên văn học phóng to những đốm sáng mờ nhất của Hubble.
Thomas Zurbuchen, phó quản trị viên ban quản lý sứ mệnh khoa học của NASA nói: “Đó là một khoảnh khắc xúc động khi bạn bất ngờ thấy được những bí mật của thế giới tự nhiên. Nó không chỉ là một tấm hình, mà còn là một cái nhìn mới về thế giới. Bạn sẽ thấy được những bí mật của tự nhiên đã tồn tại trong nhiều thập kỷ, thế kỷ và cả thiên niên kỷ.”
Webb, nói một cách chính xác, có thể nhìn thấy các thiên hà ở rất xa, tồn tại từ rất lâu, chỉ vài trăm triệu năm sau Big Bang. Nó thu được ánh sáng ở dải quang phổ hồng ngoại, đó là những bước sóng quá dài để có thể nhìn thấy bằng mắt người.
Được xây dựng tại Khu vực Không gian của Northrop Grumman ở Redondo Beach, California, Webb đã được phóng vào ngày lễ Giáng sinh tại Guiana thuộc Pháp. Điểm đến của nó là L2, viết tắt của điểm Lagrange thứ 2, cách Trái Đất khoảng 1.500.000 km. Đó là một trong 5 vị trí mà lực hấp dẫn của Trái Đất và Mặt Trời cân bằng nhau, cho phép Webb duy trì một khoảng cách cố định với hành tinh của chúng ta.
Phải mất gần 1 tháng, chiếc kính thiên văn mới đến được đó. Sau đó, nó khéo léo, chậm rãi tự động mở ra trong vòng 2 tuần,
Một hệ thống phức tạp bao gồm khoá, dây cáp và chốt ghim đã mở ra một tấm chắn ánh nắng Mặt Trời dày 5 lớp với kích thước của một sân tennis. Khi tấm chắn đó được đặt vào đúng vị trí, 18 tấm gương lục giác của kính thiên văn sẽ xoay vào vị trí, tạo thành một cấu trúc giống như tổ ong với chiều ngang 6,4m (21 feet). Quá trình này sẽ không diễn ra như trong phim "Transformers." (Thật vậy, NASA đã phát hành một đoạn video ngắn về Webb, trong đó có sự tham gia của Peter Cullen, nam diễn viên lồng tiếng cho Optimus Prime trong phim hoạt hình gốc những năm 1980).
Mỗi tấm gương được phủ lớp vàng 100 nanomet để tăng cường khả năng phản xạ ánh sáng hồng ngoại. Các tấm gương được căn chỉnh cẩn thận bằng việc tập trung vào một ngôi sao có tên gọi khá cồng kềnh là 2MASS J17554042+6551277. Hình ảnh thử nghiệm được công bố vào tháng 3 cho thấy một ngôi sao rực rỡ xuất hiện, tỏa tia sáng ra 6 điểm, một đặc trưng cho tấm gương lục giác của kính thiên văn.
Nhưng nền phía sau mới thu hút sự chú ý của các nhà khoa học. Phía sau ngôi sao là vô số những đốm sáng, mỗi đốm sáng đại diện cho một thiên hà với hàng tỷ năm tuổi.
Đó là một cái nhìn khái quát về khả năng của chiếc kính thiên văn.
Hubble, được phóng vào năm 1990, đã mang lại một tầm nhìn rõ ràng chưa từng có về vũ trụ trong suốt nhiều thập kỷ phục vụ. Những quan sát của nó đã giúp các nhà khoa học xác định tuổi của vũ trụ và tốc độ giãn nở của nó, bên cạnh đó còn phát hiện các lỗ đen, những vệ tinh và ngoại hành tinh bị che khuất.
Nhưng Webb còn mạnh hơn thế nhiều. Gương của nó lớn gấp 6 lần so với Hubble, có nghĩa là nó sẽ thu được nhiều ánh sáng hơn và nhìn ngược về quá khứ xa hơn. Nó cũng có khả năng quan sát ánh sáng hồng ngoại tốt hơn nhiều.
Webb không thể hoạt động được nếu đặt tại vị trí của Hubble. Chiếc kính thiên văn mới này nhạy hơn rất nhiều, đến mức mà nó sẽ bị lấn át bởi ánh sáng và nhiệt ở Trái Đất, Mặt Trời và Mặt Trăng. Nhưng khoảng cách của nó lại quá xa để có thể sửa chữa thủ công bởi các phi hành gia di chuyển ngoài không gian, như Hubble đã phải sửa 5 lần kể từ khi được phóng.
Chưa đầy một thập kỷ trên bầu trời, NASA đã bắt đầu nói về những công nghệ sau này sẽ thay thế Hubble. Việc xây dựng kính thiên văn mới, được đặt tên theo người quản trị viên thứ 2 của NASA, bắt đầu vào năm 2004 với ngân sách 1 tỷ USD và dự kiến sẽ phóng vào năm 2010.
Nhưng ngân sách và thời gian xây dựng tăng lên nhanh như sự giãn nở của vũ trụ mà nó dự định sẽ khám phá vậy.
Nhóm nghiên cứu không chỉ phải đảm bảo rằng các vật liệu và công nghệ trên chiếc kính thiên văn sẽ hoạt động bình thường sau khi được đưa vào không gian. Trong nhiều trường hợp, có những đột phá mới cho thiết bị, họ cũng phải sáng chế vật liệu lại từ đầu.
Những tấm gương được phân chia và làm lạnh, tấm chắn Mặt Trời 5 lớp, tấm màn siêu nhỏ để thu ánh sáng hồng ngoại - tất cả chúng đều phải được lên ý tưởng và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm trước khi sản xuất và sử dụng trên chiếc kính thiên văn.
Chi phí của nó tăng vọt và ăn vào ngân sách cho những dự án khác của NASA. Vào năm 2011, Quốc hội đã thông qua một dự luật để loại bỏ hoàn toàn dự án. Nếu một dự án với mức độ rủi ro cao như này mà thất bại, “tiến bộ của ngành thiên văn học có thể sẽ lùi lại một thế hệ”, tạp chí Nature cảnh báo vào năm 2010.
Vũ Dũng
Theo Phys.org
