Chỉ mới được đưa lên không trung từ tháng 12 năm ngoái, Kính viễn vọng Không gian James Webb đã lập hàng loạt kỷ lục.
Kể từ khi ý tưởng về Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) vẫn còn sơ khai, các nhà khoa học đã có thể khẳng định rằng thiết bị tiên tiến nhất trong lịch sử này sẽ mở ra một chương mới cho ngành thiên văn học. .
Lên sóng vào ngày 25/12/2021, chính thức hoạt động hết công suất vào tháng 7 vừa qua, kính viễn vọng Webb đã cung cấp những hình ảnh chưa từng có về một vũ trụ vẫn còn bao trùm trong bí ẩn. Giống như người tiền nhiệm của nó là kính viễn vọng không gian Hubble, kính viễn vọng Webb cũng được đặt trong không gian lạnh để có thể thu được những hình ảnh sắc nét, không bị biến dạng do ảnh hưởng của bầu khí quyển Trái đất.
Kính viễn vọng Webb khác với kính viễn vọng Hubble ở nhiều điểm. Hubble quay quanh Trái đất ở khoảng cách 540 km, trong khi JWST nằm cách chúng ta tới 1,5 triệu km, xa hơn cả khoảng cách Trái đất-Mặt trăng. Tại vị trí này, kính viễn vọng Webb không bị ảnh hưởng bởi sức nóng tỏa ra từ Trái đất, đồng thời có thể thu thập ánh sáng “tỷ năm tuổi” và quan sát Vũ trụ với độ sắc nét chưa từng thấy.
Với Kính viễn vọng Không gian James Webb, các nhà khoa học có thể thiết lập bối cảnh của một vũ trụ cổ đại, chỉ vài tỷ năm sau sự kiện Big Bang – Ảnh: NASA.
Do ảnh hưởng của sự giãn nở của Vũ trụ, các bước sóng ánh sáng hướng tới Trái đất sẽ bị giãn ra, từ đó khiến các vật thể phát sáng ở xa sẽ có màu đỏ hơn bình thường. Ở một khoảng cách đủ xa, ánh sáng phát ra từ một thiên hà có thể “dịch chuyển” sang bước sóng hồng ngoại (còn được gọi là “dịch chuyển đỏ”).
Ánh sáng càng đỏ thì tuổi thọ của vật phát sáng càng dài. Kính viễn vọng Webb có thể truy tìm nguồn gốc của những ánh sáng đỏ này và tìm ra những thiên hà có tuổi đời hàng tỷ năm, chỉ kém tuổi của Vũ trụ một chút (khoảng thời gian từ Vụ nổ lớn đến cuối năm). nay, ước tính 13,8 tỷ năm).
Chỉ trong năm đầu tiên hoạt động, Kính viễn vọng Không gian James Webb đã liên tục lập những kỷ lục mới, mang về những hình ảnh chưa từng thấy về Vũ trụ. Dưới đây là 10 hình ảnh thể hiện sức mạnh của kính viễn vọng Webb, cũng như 10 cơ hội nghiên cứu về thiên văn học.
1. Ảnh hiển thị điều chỉnh gương đã hoàn thành
Hình ảnh do kính viễn vọng Webb chụp so với hình ảnh chụp từ Trái đất bởi Camera năng lượng tối – Ảnh: NASA.
Mặc dù đã có nhiều năm thử nghiệm trong môi trường phòng thí nghiệm, kính Webb vẫn chưa sẵn sàng đối mặt với môi trường không gian khắc nghiệt. Phải mất nửa năm, các nhà khoa học mới điều chỉnh và thử nghiệm để kính Webb hoạt động hết công suất.
Một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất là đặt 18 gương lục giác vào đúng vị trí để Kính viễn vọng Không gian James Webb thu thập ánh sáng hồng ngoại mà mắt thường không nhìn thấy được. Vào tháng 3, NASA đã công bố hình ảnh đầu tiên mà kính viễn vọng đã hoàn thành đã thu thập được.
Dù chỉ là hình ảnh cho thấy vị trí của chiếc gương nhưng khi so sánh với những hình ảnh trước đó được chụp từ cùng một không gian, chúng ta có thể thấy chất lượng của hai hình ảnh chênh lệch đến mức nào.
2. Hai công nghệ từ hai kính thiên văn Spitzer và James Webb
Ảnh chụp một phần của Trụ cột Sáng tạo – Ảnh: NASA.
Một hình ảnh so sánh khác cho thấy sự khác biệt giữa kính Webb và người tiền nhiệm của chúng khi chụp cùng một bầu trời.
Bên trái là hình ảnh từ kính viễn vọng Spitzer, một bộ thu ánh sáng hồng ngoại khác với gương thu ánh sáng chỉ 85 cm; bên phải là sản phẩm từ gương rộng tới 6,5 mét. Hình ảnh mà Webb chụp được cho thấy trong khoảng không gian dường như vô tận đó vẫn còn những tia sáng le lói khác mà các hệ thống trước đó không thể nhìn thấy.
3. Hình ảnh cụm thiên hà đầu tiên
Hình ảnh cụm thiên hà SMACS 0723, do Hubble (trái) và Webb (phải) chụp.
Được đặt tên là SMACS 0723, cụm thiên hà còn được gọi là “hình ảnh màu đầu tiên của JWST do NASA phát hành”. Trong ảnh, chúng ta có thể thấy các thiên hà hiện diện với nhiều hình dạng và màu sắc khác nhau. Nằm cách Trái đất khoảng 4 tỷ năm ánh sáng, cụm thiên hà khổng lồ đến mức làm biến dạng ánh sáng do các vật thể phía sau nó phát ra.
Hiện tượng làm biến dạng ánh sáng này, được gọi là “thấu kính hấp dẫn”, có thể giúp các nhà khoa học nhìn thấy các vật thể ở xa hơn nữa. Nói một cách đơn giản, những vật thể có trọng lực lớn có thể trở thành thấu kính tự nhiên cho kính thiên văn nhân tạo, giúp các nhà thiên văn quan sát được những vật thể phát sáng ẩn sau vật thể. cái này.
4. Năm thiên hà của Quintet
Bộ năm thiên hà của Quintet. Chất lượng hình ảnh cho thấy công nghệ đã tiên tiến như thế nào – Ảnh: NASA.
Được đặt tên theo nhà thiên văn học người Pháp Édouard Stephan, năm thiên hà xuất hiện trên màn bạc trong bộ phim kinh điển “It’s a Wonderful Life” năm 1946. Hình ảnh này là tác phẩm lớn nhất mà Webb từng sản xuất. cho đến nay, bao gồm 150 triệu pixel và được ghép từ gần 1.000 tệp hình ảnh.
Các nhà thiên văn học từ lâu đã quan tâm đến nhóm năm thiên hà này, vì chúng cung cấp dữ liệu cho thấy các thiên hà tương tác với nhau thông qua lực hấp dẫn.
5. Trụ cột Sáng tạo
Pillar of Creation, một phần của Tinh vân Đại bàng – Ảnh: NASA.
Được chụp bởi kính viễn vọng Hubble vào năm 1995, đây có lẽ là hình ảnh nổi tiếng nhất trong thiên văn học. “Trụ cột Sáng tạo” mô tả vùng sinh sao nằm trong Tinh vân Đại bàng, nơi khí và bụi vũ trụ tương tác và tạo ra những ngôi sao mới.
Hình ảnh này được chụp bởi kính viễn vọng Webb bằng camera hồng ngoại cho thấy tiến bộ công nghệ đã tiến xa như thế nào trong những năm qua: qua lớp bụi, chúng ta có thể thấy nền của vũ trụ phong phú như thế nào.
6. Hình ảnh “đồng hồ cát” diễn tả sự ra đời của một vì sao
Đồng hồ cát “yêu tinh” – Ảnh: NASA.
Hình ảnh ấn tượng mô tả quá trình sinh sao diễn ra trong Dải Ngân hà. Cấu trúc hình đồng hồ cát này là một đám mây bụi và khí bao quanh một ngôi sao đang trong quá trình hình thành, ngôi sao có tên L1527.
Chỉ có sẵn dưới camera hồng ngoại, đĩa bồi tụ (dải tối ở giữa “đồng hồ cát”) cho phép ngôi sao mới sinh thu thập đủ khối lượng để bắt đầu phản ứng tổng hợp với hydro, sau đó là một ngôi sao khác. những ngôi sao hoàn chỉnh sẽ được sinh ra.
Trong quá trình ra đời, ánh sáng từ “tinh vân” đã thắp sáng lớp khí nằm ở hai bên của đĩa bồi tụ và tạo thành hình đồng hồ cát ấn tượng. Kính viễn vọng Không gian James Webb đã sử dụng để có được hình ảnh rõ ràng về một ngôi sao đang hình thành.
7. Sao Mộc dưới con mắt hồng ngoại
Kính viễn vọng Webb cũng có thể chụp ảnh các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời. Đáng tiếc là nó không chụp được Trái đất vì trời quá sáng – Ảnh: NASA.
Không chỉ quan sát bầu trời xa xôi, kính Webb còn có thể mang về những hình ảnh chi tiết về các hành tinh “láng giềng” của chúng ta trong Hệ Mặt Trời.
Mặc dù JWST không thể quan sát Trái đất hay các hành tinh gần Mặt trời – vì nó luôn phải quay lưng về phía Mặt trời – nhưng nó vẫn có thể quan sát các vật thể ở xa trung tâm Hệ Mặt trời. Hình ảnh sao Mộc trên đây là một ví dụ, hình ảnh cũng giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu trúc mây và bão trên hành tinh khí khổng lồ này. Ở hai cực của sao Mộc, chúng ta thấy những vầng hào quang ma quái của cực quang.
Hình ảnh không dễ chụp, vì sao Mộc quay rất nhanh quanh trục của nó và cũng bay rất nhanh trên quỹ đạo của nó quanh Mặt trời. Thành công cho thấy công nghệ trên hệ thống kính Webb tiên tiến như thế nào.
8. Thiên hà “ma”
Kính thiên văn Webb cũng có thể tăng cường các hệ thống kính thiên văn mà chúng ta có – Ảnh: NASA.
Những hình ảnh trên mô tả M74, còn được gọi là Thiên hà ma. Loạt ảnh cho thấy sức mạnh của JWST không chỉ nằm ở chức năng chụp ảnh hồng ngoại mà còn ở khả năng hỗ trợ các hệ thống kính thiên văn hiện có.
Trong loạt ảnh trên, ảnh ở giữa cho thấy sự kết hợp hài hòa giữa ánh sáng khả kiến do kính viễn vọng Hubble thu được và ánh sáng hồng ngoại do kính viễn vọng Webb thu được.
Bên cạnh khả năng khám phá những góc nhìn mới của Vũ trụ, kính viễn vọng Webb còn là một “phụ kiện” quý giá cho kính viễn vọng Hubble và các hệ thống khác.
9. Dải ngân hà xa xăm
Một trong những thiên hà đầu tiên trong Vũ trụ. Hình ảnh cho thấy thiên hà khi nó vừa mới 300 triệu năm tuổi – Ảnh: NASA.
Dù bức ảnh trên không mấy ấn tượng, nhưng thiên hà tí hon – chấm đỏ ở bức ảnh bên phải – vẫn mang trong mình những kỷ lục đáng nể.
Hình ảnh trên mô tả một Vũ trụ khi nó chỉ mới 350 triệu năm tuổi, điều đó có nghĩa là thiên hà trong ảnh là một trong những thiên hà đầu tiên xuất hiện sau Vụ nổ lớn. Bằng cách hiểu cách các thiên hà hình thành trong buổi bình minh của Vũ trụ, chúng ta sẽ có thể hiểu rõ hơn về Dải Ngân hà bao quanh Hệ Mặt trời “nhỏ”.
Đây là hình ảnh mới mà chỉ kính Webb mới có thể chụp được; Trong kính viễn vọng Hubble, hình ảnh này sẽ là một nền đen ảm đạm.
10. Abel 2744 . Cụm thiên hà
Hình ảnh cụm thiên hà Abell 2744, tổng hợp từ loạt ảnh do kính viễn vọng Webb chụp – Ảnh: NASA.
Hình ảnh này là tổng hợp của nhiều hình ảnh đơn lẻ, tập trung vào cụm thiên hà Abell 2744, còn được gọi là Cụm Pandora. Số lượng thiên hà hiện diện trong bức ảnh đã khiến các nhà thiên văn choáng ngợp: một vùng bầu trời có kích thước bằng mặt trăng tròn có thể chứa hàng nghìn thiên hà. Từ đó chúng ta có thể hình dung Vũ trụ vĩ đại như thế nào.
Các nhà nghiên cứu có thể dành hàng nghìn giờ để xem xét kỹ lưỡng để tìm ra những điểm đặc biệt có trong hình ảnh này.
Chỉ sau một năm hoạt động, và khoảng nửa năm hoạt động hết công suất, Kính thiên văn vũ trụ James Webb đã ngay lập tức mở ra những trang sử mới cho thiên văn học. Không chỉ đơn thuần là một thấu kính “nhìn xa trông rộng”, JWST còn là cỗ máy thời gian giúp các nhà khoa học du hành đến buổi bình minh của Vũ trụ, nghiên cứu khoảng thời gian mà các vì sao, thiên hà và các vì sao. mới thành lập ha.
Xuyên qua bức màn mờ của thời gian, chúng ta du hành ngược thời gian, khám phá lịch sử của Vũ trụ để có thể chuẩn bị tốt hơn cho tương lai.
Theo NASA, The Conversation, Phys.org