Ngày 25 tháng 8, cơ quan Không gian Hoa Kỳ, thường gọi tắt là NASA, đã phóng lên quỹ đạo địa cầu một đài quan sát thiên văn mới, được thiết kế để phát hiện những thiên thể hoặc là quá lạnh, không đủ sức phát ra ánh sáng, hoặc bị lớp bụi giữa các vì sao che khuất. Trong câu chuyện “Khoa học không gian” hôm nay, Nguyễn Lê sẽ giới thiệu với quý thính giả một số chi tiết liên quan đến sự kiện thiên văn đáng chú ý này.
Kính viễn vọng với mặt gương có đường kính gần 1 mét và trị giá 700 triệu đô-la này đã được phóng đi từ Mũi Canaveral, bang Florida, bằng một hỏa tiễn Boeing Delta II. Đây là kính viễn vọng thứ tư, và cũng là cuối cùng, trong loạt 4 phi thuyền không gian của NASA được thiết kế để nhìn sâu vào vũ trụ. NASA nói rằng Kính viễn vọng hồng ngoại không gian này có thể cho chúng ta nhìn thấy những thiên thể quá xa, quá lạnh, hay bị quá nhiều bụi che khuất, cho nên không thể quan sát được bằng phương cách nào khác.
Chủ nhiệm chương trình kính viễn vọng mới, bà Lia La Piana, nói rằng bà đặt rất nhiều hy vọng vào công cụ này.
Tôi tin rằng Kính viễn vọng hồng ngoại không gian sẽ nâng cao một cách đáng kể hiểu biết của chúng ta về vũ trụ, và có lẽ sẽ thay đổi hoàn toàn những lý thuyết của chúng ta về thiên văn học, giống như kính viễn vọng không gian Hubble đã làm trước đây.
Kính viễn vọng hồng ngoại không gian quan sát vũ trụ bằng phương cách mà kính viễn vọng Hubble và một kính viễn vọng khác đang bay trên quỹ đạo, gọi là Đài thiên văn Chandra, không làm được. Kính viễn vọng mới này được trang bị một số máy chụp ảnh hồng ngoại mạnh nhất thế giới hiện nay, cho nên nó có khả năng phát hiện các bước sóng ánh sáng dài dưới quang phổ có thể thấy được ở những khoảng cách lớn mà các kính viễn vọng khác không khám phá ra.
Ngược lại, kính viễn vọng Chandra bắt được những bước sóng ngắn của tia X bên trên quang phổ, tức là sự bức xạ do các thiên thể nóng nhất, nóng đến hàng triệu độ, phát ra. Nhiệm vụ chính của viễn vọng kính Hubble là phát hiện các bước sóng ánh sáng trung bình, tức là loại ánh sáng có thể nhìn thấy được, phát ra từ những thiên thể có nhiệt độ vào khoảng nhiều ngàn độ. Kính viễn vọng Hubble cũng được trang bị một máy chụp ảnh hồng ngoại, nhưng máy này yếu hơn nhiều so với các máy chụp ảnh trên viễn vọng kính hồng ngoại không gian mới này.
Kết quả, theo khoa học gia Michael Werner của NASA, là kính viễn vọng mới sẽ có khả năng cao hơn trong việc quan sát những thiên thể lạnh giá nhất trong vũ trụ, tức là những thiên thể không phát ra những bức xạ có thể phát hiện được, ngoài tia hồng ngoại. Ông Werner giải thích thêm như sau:
Chúng ta có thể dùng kính viễn vọng hồng ngoại không gian để quan sát các thiên thể lạnh giá, những khu vực giữa các vì sao-- nơi mà các tinh tú mới đang hình thành, các đám bụi bao quanh các vì sao có thể tạo ra những hệ hành tinh mới, và những thiên thể giá lạnh ở ngoài rìa của thái dương hệ của chúng ta.
Kính viễn vọng hồng ngoại không gian cũng có lợi thế hơn kính viễn vọng Hubble và Chandra khi quan sát các thiên hà cổ xưa nhất và xa xôi nhất, vì phần lớn ánh sáng do chúng phát ra là những tia hồng ngoại. Ông Garth Illingworth, một nhà thiên văn học tại Trường Đại học bang California, nói rằng sở dĩ như thế là bởi vì ánh sáng phát ra từ các thiên thể đang bay xa dần khỏi trái đất--trong vũ trụ đang bành trướng, sụt xuống các tần số thấp hơn, cũng giống như tiếng còi của một chiếc xe chạy ngang chúng ta giảm dần âm độ.
Nhà thiên văn Illingworth nhận định thêm như sau:
Đây sẽ là một công cụ tuyệt vời để nhìn ngắm những thiên thể trong vũ trụ thời sơ khai. Kính viễn vọng hồng ngoại không gian sẽ vén màn cho chúng ta thấy những thiên hà bị che khuất khỏi tầm mắt của chúng ta trong những hình ảnh quang học chụp được cho tới hôm nay, hay ngay cả trong những ảnh chụp hồng ngoại đã thu được đến hôm nay, bởi vì kính viễn vọng này mạnh hơn các kính viễn vọng khác rất nhiều.
Lớp bụi bao trùm vũ trụ của chúng ta sẽ không làm giảm bớt khả năng của kính viễn vọng mới, vì các máy ảnh hồng ngoại của nó nhìn xuyên qua được lớp bụi này.
Để hoạt động với hiệu suất cao nhất, kính viễn vọng mới phải bay trong 1 quỹ đạo của trái đất bên trên bầu khí quyển hạn chế tầm nhìn. Kính viễn vọng cũng phải nằm ở vị trí cách xa bức xạ hồng ngoại của trái đất, vì số bức xạ này có thể xen lấn vào các tín hiệu hồng ngoại phát ra từ các nguồn khác.
Để giảm thiểu nhiệt hồng ngoại của kính viễn vọng trên quỹ đạo, chất helium lỏng sẽ được dùng để làm lạnh kính viễn vọng đến độ không tuyệt đối, tức là nhiệt độ làm ngưng tất các các chuyển động của nguyên tử. Khoa học gia Michael Werner của NASA cho biết, ngoài ra, kính viễn vọng hồng ngoại không gian sẽ luôn luôn nằm trong bóng mát của các tấm pin điện mặt trời. Sau đây vẫn là lời của ông Werner:
Kính viễn vọng hồng ngại không gian là một kính viễn vọng lạnh trong không gian. Kính viễn vọng này sẽ có hiệu năng từ 100 đến 1 triệu lần cao hơn bất cứ thiết bị thiên văn hồng ngoại nào khác từ trước đến nay. Nó không những đạt yêu cầu mà còn vượt xa yêu cầu.
Kính viễn vọng mới là kính thứ tư trong các thiết bị quan sát thiên văn hiện đại, ra đời sau các kính viễn vọng Hubble, Chandra, và Compton. Riêng kính viễn vọng Compton nay đã ngưng hoạt động, sau khi quan sát vũ trụ với tia gamma ở tần số cực cao trong thập niên 1990.
Nhà thiên văn Garth Illingworth nói rằng 3 kính viễn vọng còn lại sẽ bổ túc cho nhau, cung cấp hình ảnh từ nhiều góc độ khác nhau của cùng một thiên thể, để mở rộng sự hiểu biết của các nhà thiên văn về thiên thể đó. Ông Illingworth nói tiếp:
Khi chúng ta dùng 1 kính viễn vọng để tìm hiểu một điều gì, chúng ta có thể tiếp tục việc nghiên cứu này bằng cách sử dụng một trong số các kính viễn vọng hiện đại khác để thu thập thêm những dữ kiện bổ túc. Như thế là bởi vì việc tìm hiểu các thiên hà đã hình thành như thế nào, đã hình thành vào lúc nào, đã quây quần, tụ hợp, và tăng trưởng như thế nào theo thời gian, thực sự là một công trình tìm tòi vĩ đại trong thập niên tới.
Kính viễn vọng hồng ngoại không gian sẽ bắt đầu gửi các dữ liệu về trái đất 2 tháng sau ngày được phóng lên quỹ đạo, sau khi các chuyên viên điều khiển trên mặt đất kiểm tra các thiết bị của nó. Những hình ảnh đầu tiên do kính viễn vọng chụp được sẽ đến tay các nhà khoa học vào cuối tháng 10, và sau đó sẽ được phổ biến cho công chúng trong tháng chạp.
Cuộc phóng kính viễn vọng mới là một thắng lợi đã được chờ đợi từ lâu của các nhà khoa học. Dự án này đã được đề xuất từ giữa thập niên 1970, nhưng sau đó đã nhiều lần bị hủy bỏ hoặc hoãn lại.
Chuyến bay của viễn vọng kính được dự trù kéo dài ít nhất là 30 tháng, nhưng có thể được gia hạn. Theo giới chức quản lý dự án, ông David Gallagher, kinh phí cho toàn bộ dự án vào khoảng 1 tỷ 190 triệu đô-la.
