Viễn Vọng Kính Không Gian James Webb: Vén Màn Bí Mật Một Vũ Trụ Sơ Khai Phức Tạp

 

Để có thể biết điều gì đã xảy ra trong những năm đầu tiên của vũ trụ, chúng ta sẽ cần một cái viễn vọng kính không những phải rất lớn mà còn phải rất chuyên dụng. Với các nhà thiên văn học và những người yêu thích tìm hiểu về vũ trụ: Đáng mừng thay! Thế giới có một cái viễn vọng kính như vậy – Viễn Vọng Kính Không Gian James Webb.

 

Trong tập podcast của “The Conversation Weekly” tuần này, ba chuyên gia nghiên cứu là Jeyhan Kartaltepe (Giảng sư Vật lý Thiên văn, Viện Công nghệ Rochester), Jonathan Trump (Giảng sư Vật lý, Trường Connecticut) và Michael J. I. Brown (Giảng sư Thiên văn học, Trường Monash) sẽ nói về những điều mà các nhà thiên văn học đã phát hiện về các thiên hà đầu tiên trong vũ trụ, cũng như những dữ liệu thu được từ James Webb chỉ trong vỏn vẹn sáu tháng đã thay đổi thiên văn học như thế nào.

 

Viễn Vọng Kính Không Gian James Webb được phóng thành công vào không gian vào ngày 25 tháng 12 năm 2021. Sau khoảng sáu tháng di chuyển, thiết lập và hiệu chuẩn, viễn vọng kính đã bắt đầu thu thập dữ liệu và NASA đã công bố những hình ảnh tuyệt đẹp đầu tiên.

 

Một trong những biệt danh của Webb là “viễn vọng kính ánh sáng đầu tiên,” do Webb được thiết kế đặc biệt để có thể nhìn xa nhất vào những ngày đầu tiên của vũ trụ và phát hiện một số ánh sáng khả kiến đầu tiên.

 

 

Quý vị có thể thấy những thiên hà này trong những hình ảnh mà NASA đã công bố. Jonathan Trump, một nhà thiên văn học tại Trường Connecticut, là một trong những nhóm nghiên cứu về một số dữ liệu ban đầu của James Webb. Ông có xem trực tiếp buổi công bố những hình ảnh đầu tiên và nhận thấy một số điều mà nhiều người có thể đã bỏ qua. Ông nói: “Ở hậu cảnh, đằng sau những vòng cung và hình xoắn ốc tuyệt đẹp cũng như các thiên hà hình elip khổng lồ là những vệt màu đỏ nhỏ xíu. Đó là điều tôi quan tâm nhất, bởi vì đó là một trong những thiên hà đầu tiên trong vũ trụ.”

 

Được nhìn thấy bất kỳ thiên hà nào trong số những thiên hà này từ những ngày đầu tiên của vũ trụ sẽ rất thú vị, nhưng ngay từ đầu, Jeyhan Kartaltepe, một nhà thiên văn học tại Viện Công Nghệ Rochester, đã nhận ra một số điều ‘thú vị’ khi bắt đầu tìm hiểu dữ liệu.

 

Bà giải thích: “Một trong những điều chúng tôi nhận ra là có nhiều thiên hà hơn những gì chúng ta nghĩ.” Ngoài việc nghiên cứu xác định những thiên hà sơ khai, Kartaltepe còn sử dụng độ phân giải đáng kinh ngạc của Webb để nghiên cứu cấu trúc và hình dạng của chúng. Bà nói: “Chúng tôi hy vọng sẽ có các đĩa (discs), bởi vì đĩa hình thành khá tự nhiên trong vũ trụ, bất cứ khi nào có thứ gì đó đang quay. Nhưng thực tế lại có rất nhiều đĩa, khá là ngạc nhiên.”

 

Ngoài việc ghi nhận hình dạng của các thiên hà trong vũ trụ sơ khai, các nhà thiên văn học như Jonathan Trump cũng sẽ bắt đầu đánh giá thành phần hóa học của các thiên hà này. Ông thực hiện việc này bằng cách tìm hiểu quang phổ ánh sáng mà James Webb đang thu thập. Ông cho biết: “Chúng tôi quan sát những thiên hà xa xôi và tìm kiếm những kiểu vạch phát xạ đặc biệt. Chúng tôi thường gọi chúng là dấu vết hóa học (chemical fingerprint) vì nó thực sự giống dấu vết đặc biệt của các nguyên tố cụ thể trong chất khí trong một thiên hà.”

 

Vũ trụ bắt đầu chỉ với hydro và heli, nhưng khi các ngôi sao hình thành và hợp nhất các nguyên tố lại với nhau, các nguyên tố lớn hơn, nặng hơn bắt đầu xuất hiện và nằm vào bảng tuần hoàn như ngày nay. Và cũng giống như Kartaltepe, Johnathan Trump đang tìm ra bằng chứng cho thấy mọi thứ diễn ra trong vũ trụ sơ khai nhanh hơn dự đoán của các nhà thiên văn học. Ông nói: “Tôi từng đoán rằng vũ trụ sẽ phải chật vật để tạo ra các nguyên tố và xây dựng mọi thứ. Nhưng những gì chúng tôi phát hiện ra lại không phải vậy. Thay vào đó, vũ trụ có vẻ như đã tiến triển khá nhanh.”

 

 

Những khám phá của James Webb đã thay đổi cách suy nghĩ của các nhà thiên văn học về vũ trụ sơ khai và thách thức phần lớn lý thuyết hiện có. Nhưng phần thực sự thú vị là chúng ta mới bắt đầu thấy được khả năng của chiếc viễn vọng kính này, theo Michael Brown, một nhà thiên văn học tại Trường Monash.

 

Brown giải thích: “Tôi đã tham gia vào các bài nghiên cứu khoa học chỉ sử dụng dữ liệu trong vài phút. Chất lượng hình ảnh tốt đến mức chỉ vỏn vẹn vài phút cũng đủ để có được những điều tuyệt vời.” Nhưng Webb sẽ sớm bắt đầu thực hiện các cuộc khảo sát tiếp theo, chụp ảnh trường sâu và dõi lên bầu trời trong nhiều ngày và thậm chí nhiều tuần. Trong những tháng, năm và thập niên tới, Webb sẽ tiếp tục mang đến cho các nhà thiên văn học nhiều điều để nghiên cứu và dĩ nhiên, họ rất phấn khích. “Mọi bí ẩn phức tạp đều đang ở đó, và những gì chúng ta đã khám phá ít ỏi như vài giọt nước giữa đại dương. Đây sẽ là thứ mà thế hệ trẻ sẽ cống hiến tiếp tục. Thật tuyệt vời.”

 

Việt Báo phỏng dịch theo bài viết “How the James Webb Space Telescope has revealed a surprisingly bright, complex and element-filled early universe” của Daniel Merino & Nehal El-Hadi, được đăng trên trang TheConversation. Tập podcast này do Katie Flood và Daniel Merino sản xuất, với thiết kế âm thanh bởi Eloise Stevens. Nội dung được viết bởi Katie Flood và Daniel Merino. Mend Mariwany là nhà sản xuất điều hành của chương trình. Nhạc chủ đề là của Neeta Sarl. Quý vị muốn nghe toàn bộ tập podcast này để hiểu thêm có thể bấm vào link này.