Kính viễn vọng không gian Hubble, sau hơn 35 năm hoạt động trên quỹ đạo, vẫn tiếp tục thực hiện những quan sát khoa học có giá trị và không hề bị thay thế bởi kính James Webb như nhiều người lầm tưởng.
Từ khi kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) ra đời, một quan niệm sai lầm ngày càng lan rộng: rằng Webb đã "thay thế" Hubble, rằng Hubble đã lỗi thời và sắp về hưu. Điều này thực ra không chính xác. Hai chiếc kính được thiết kế để nhìn vào hai phần hoàn toàn khác nhau của quang phổ ánh sáng, và thay vì cạnh tranh, chúng bổ sung cho nhau. Để hiểu tại sao, cần bắt đầu từ chính Hubble, và những gì nó đã làm được trong hơn ba thập kỷ qua.
Bầu khí quyển của chúng ta liên tục chuyển động và xáo trộn, làm mờ hình ảnh từ mặt đất, hiện tượng mà các nhà thiên văn gọi là "seeing". Ngoài ra, khí quyển còn tự phát ra ánh sáng yếu, đủ để giảm khả năng quan sát những thiên thể mờ nhạt. Quan trọng hơn, khí quyển hấp thụ phần lớn tia cực tím và hồng ngoại, vốn là những dải sóng cực kỳ thú vị về mặt vật lý vũ trụ. Được đặt bên trên tất cả những trở ngại đó, Hubble ngay lập tức trở thành một trong những công cụ mạnh nhất từng được xây dựng để khám phá vũ trụ.
Từ khi kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) ra đời, một quan niệm sai lầm ngày càng lan rộng: rằng Webb đã "thay thế" Hubble, rằng Hubble đã lỗi thời và sắp về hưu. Điều này thực ra không chính xác. Hai chiếc kính được thiết kế để nhìn vào hai phần hoàn toàn khác nhau của quang phổ ánh sáng, và thay vì cạnh tranh, chúng bổ sung cho nhau. Để hiểu tại sao, cần bắt đầu từ chính Hubble, và những gì nó đã làm được trong hơn ba thập kỷ qua.
Hubble đã thay đổi thiên văn học như thế nào
Ngày 24/4/1990, tàu con thoi Discovery đưa Hubble lên quỹ đạo và thiên văn học thay đổi mãi mãi từ đó. Gương chính của Hubble chỉ rộng 2,4 mét, nhỏ hơn nhiều so với các kính thiên văn mặt đất hiện đại. Nhưng điều làm nó trở nên đặc biệt không phải là kích thước, mà là vị trí: ngoài khí quyển Trái Đất.Bầu khí quyển của chúng ta liên tục chuyển động và xáo trộn, làm mờ hình ảnh từ mặt đất, hiện tượng mà các nhà thiên văn gọi là "seeing". Ngoài ra, khí quyển còn tự phát ra ánh sáng yếu, đủ để giảm khả năng quan sát những thiên thể mờ nhạt. Quan trọng hơn, khí quyển hấp thụ phần lớn tia cực tím và hồng ngoại, vốn là những dải sóng cực kỳ thú vị về mặt vật lý vũ trụ. Được đặt bên trên tất cả những trở ngại đó, Hubble ngay lập tức trở thành một trong những công cụ mạnh nhất từng được xây dựng để khám phá vũ trụ.
Hubble được đưa lên quỹ đạo và trở thành một trong những kính thiên văn quan trọng nhất của loài người
Những thành tựu của Hubble nhiều đến mức khó mà liệt kê hết. Nó quan sát được những thiên thể mờ nhạt hơn bất kỳ kính nào trước đó. Nó giúp đo tốc độ giãn nở của vũ trụ với độ chính xác chưa từng có. Nó theo dõi sự thay đổi thời tiết trên các hành tinh khổng lồ như Sao Mộc, Sao Thổ. Và một trong những phát hiện quan trọng nhất: Hubble chứng minh rằng hầu hết các thiên hà lớn đều chứa một lỗ đen siêu khổng lồ ở trung tâm. Những bức ảnh “Hubble Deep Field”, chụp vào những vùng bầu trời tối tăm nhất, tiết lộ rằng ngay cả trong khoảng không tưởng như trống rỗng, hàng nghìn thiên hà vẫn đang tồn tại, nhiều hơn con người từng tưởng tượng rất nhiều.
Hubble và James Webb: Khác nhau ở điểm nào?
Cách đơn giản nhất để phân biệt hai kính này: Hubble nhìn bằng “mắt thường”, tức là ánh sáng khả kiến, cộng thêm một phần tia cực tím và hồng ngoại gần. JWST thì nhìn bằng hồng ngoại sâu, những bước sóng dài hơn nhiều, mà mắt người hoàn toàn không thể cảm nhận được.
Sự khác biệt này không phải ngẫu nhiên. JWST được thiết kế với mục tiêu rõ ràng: quan sát những thiên hà hình thành từ thuở đầu vũ trụ, cách đây hơn 13 tỷ năm. Vì vũ trụ đang giãn nở, ánh sáng từ những thiên hà cực xa bị kéo dài về phía hồng ngoại, một hiện tượng gọi là "dịch chuyển đỏ" (redshift). Hubble có thể quan sát những thiên hà xa, nhưng đến một ngưỡng nhất định, phần lớn ánh sáng từ chúng đã dịch sang hồng ngoại mà Hubble không "thấy" được. JWST được xây dựng chính xác để lấp đầy khoảng trống đó.
Kính thiên văn James Webb có chức năng khác với Hubble
Về mặt kỹ thuật thuần túy, JWST lớn hơn đáng kể: gương chính rộng 6,5 mét so với 2,4 mét của Hubble, thu được lượng ánh sáng nhiều gấp khoảng 7 lần. Nhưng kích thước gương không phải là tất cả. Độ phân giải, tức khả năng nhìn thấy chi tiết nhỏ, còn phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng được quan sát. Và ở dải tốt nhất của mỗi kính, Hubble thực ra vẫn có độ phân giải nhỉnh hơn JWST một chút. Đây không phải để nói Hubble “tốt hơn”, chỉ đơn giản là mỗi kính tối ưu cho nhiệm vụ riêng của nó.
Vậy JWST có "tốt hơn" Hubble không?
Câu trả lời phụ thuộc hoàn toàn vào việc các nhà khoa học muốn xem gì. Nếu mục tiêu là tìm hiểu những thiên hà đầu tiên, giai đoạn vũ trụ còn rất non trẻ, JWST gần như không có đối thủ. Kể từ khi đi vào hoạt động năm 2021, Webb liên tục phá vỡ kỷ lục về khoảng cách quan sát, phát hiện những thiên hà từ hàng trăm triệu năm sau Big Bang, những thứ mà Hubble không thể với tới dù đã cố gắng hết sức.
Quảng cáo
Nhưng nếu mục tiêu là quan sát các hành tinh trong hệ Mặt Trời, nghiên cứu các ngôi sao theo dải sóng cực tím, hay theo dõi những thiên hà ở khoảng cách vừa phải thì Hubble vẫn là công cụ không thể thay thế. Không có kính nào khác đang hoạt động trên quỹ đạo có thể nhìn vào dải cực tím như Hubble, và đây là dải sóng cực kỳ quan trọng để nghiên cứu nhiều loại thiên thể.
Nói cho dễ hình dung: so sánh JWST và Hubble giống như so sánh camera hồng ngoại với máy ảnh thông thường. Một chiếc thấy những thứ cái kia không thể thấy, nhưng không ai nói chiếc này "thay thế" chiếc kia. Cả hai đều cần thiết, vì vũ trụ phong phú hơn bất kỳ một dải ánh sáng đơn lẻ nào có thể nắm bắt.
Tuổi thọ đáng kinh ngạc của Hubble
Điều thú vị không kém là Hubble đã tồn tại lâu đến thế nào. Nhiệm vụ ban đầu được thiết kế kéo dài 15 đến 20 năm. Vậy mà tính đến nay, Hubble đã ở ngoài không gian hơn 35 năm và thực hiện hơn 1,7 triệu lần quan sát. Không chỉ đơn giản là "sống sót", Hubble còn được nâng cấp nhiều lần qua các chuyến phi hành đoàn tàu con thoi khác nhau, từ camera, cảm biến đến pin mặt trời và hiện đại hơn đáng kể so với phiên bản gốc năm 1990.
Kính thiên văn Hubble có tuổi đời vượt xa so với kế hoạch ban đầu
Hành trình của Hubble không phải không có sóng gió. Ngay từ đầu, nó đã mang theo một lỗi nghiêm trọng: gương chính bị mài sai, chỉ lệch vài micromet ở rìa, tức chỉ mỏng hơn sợi tóc người nhưng đủ để làm mờ toàn bộ hình ảnh. Phải đến năm 1993, NASA mới đưa tàu con thoi lên lắp bộ quang học chỉnh lỗi, và Hubble mới thực sự nhìn rõ. Trong giai đoạn bị mờ đó, các nhà khoa học thậm chí còn phát triển phần mềm để phục hồi một phần hình ảnh và vẫn công bố được những kết quả có giá trị. Đó là một ví dụ điển hình về khả năng ứng phó của đội ngũ kỹ thuật NASA.
Quảng cáo
Hiện tại, Hubble chỉ còn hoạt động với một con quay hồi chuyển (gyroscope) duy nhất, vốn là thiết bị cần thiết để giữ cho kính ngắm chính xác. Các con quay khác đã lần lượt hỏng theo thời gian. Nhưng các kỹ sư NASA vẫn tìm được cách tối ưu hóa vận hành chỉ với một con quay đó, và Hubble tiếp tục làm việc. NASA có truyền thống dài lâu trong việc kéo dài tuổi thọ tàu vũ trụ vượt xa thiết kế ban đầu: kính Chandra X-ray đang ở năm thứ 26 của một nhiệm vụ 5 năm, kính Spitzer hoạt động thêm 11 năm sau "hạn sử dụng", kính Fermi đang chạy ở gấp đôi thời gian nhiệm vụ gốc. Hubble hoàn toàn nằm trong truyền thống đó.
Kết
Câu chuyện của Hubble không phải là câu chuyện về một kính thiên văn cũ kỹ đang chờ về hưu. Đó là câu chuyện về một công cụ được thiết kế tốt, được chăm sóc cẩn thận, và tiếp tục làm những điều mà không ai khác làm được. JWST và Hubble không phải đối thủ, chúng là đồng nghiệp, nhìn vào vũ trụ qua những lăng kính khác nhau, và cùng nhau cho chúng ta một bức tranh đầy đủ hơn về nơi chúng ta đang sống.Nếu mọi thứ diễn ra thuận lợi, JWST có thể hoạt động đến tận năm 2057. Hubble có thể sẽ về hưu trước đó. Nhưng di sản của nó với hơn 35 năm khám phá, hơn 1,7 triệu quan sát, và những điều chúng ta hiểu về vũ trụ nhờ nó sẽ không bao giờ cũ.
Nguồn: Scientific American
