Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), với giá trị 10 tỷ đô la, đã tạo ra một bước đột phá mới trong lĩnh vực thiên văn học. Dựa trên dữ liệu từ JWST, các nhà khoa học đã công bố một bức ảnh rộng lớn nhất từ trước đến nay về các thiên hà thuộc vũ trụ sơ khai, mở ra những hiểu biết sâu sắc về giai đoạn đầu hình thành của vũ trụ. Bức ảnh này là thành quả của dự án khoa học SEAR (Science Early Release) và đánh dấu một cột mốc quan trọng trong hành trình khám phá vũ trụ của nhân loại.
Hành Trình Khám Phá Vũ Trụ Sơ Khai Cùng Dự Án SEAR
Dự án SEAR tập trung vào việc nghiên cứu sự hình thành và tiến hóa của các thiên hà trong giai đoạn 1 tỷ năm đầu tiên sau vụ nổ lớn Big Bang. “Kỷ nguyên một,” giai đoạn đầu tiên của dự án, đã tập trung vào việc quan sát các thiên hà rất xa, chỉ vài trăm triệu năm sau vụ nổ lớn. Để thực hiện điều này, các nhà khoa học đã sử dụng dữ liệu thu thập từ ba công cụ chính của JWST: Camera hồng ngoại gần (NIRCam), Máy đo phổ hồng ngoại gần (NIRSpec) và Camera hồng ngoại trung (MIRI). Bức ảnh cuối cùng được tạo ra từ 690 khung hình riêng lẻ và ghép lại với nhau.
Bức Ảnh Lớn Nhất Từ Kính Viễn Vọng James Webb
Bức ảnh này không chỉ là hình ảnh lớn nhất mà JWST từng tạo ra mà còn là một bước tiến đáng kể so với các quan sát trước đây. Diện tích mà bức ảnh này bao phủ lớn hơn gấp 8 lần so với hình ảnh màu đầu tiên của JWST được công bố vào tháng 7 năm 2022. Khả năng quan sát ở các bước sóng mà mắt người không thể nhìn thấy giúp JWST phân tích các thiên hà cổ nhất, xác định tính chất, khoảng cách và thành phần hóa học của chúng.
Khám Phá Các Thiên Hà Sơ Khai: Từ Xoắn Ốc Đến Elip
Trong kỷ nguyên một, nhóm nghiên cứu tập trung vào sáu thiên hà hoặc cụm thiên hà đầu tiên:
- Thiên hà xoắn ốc màu xanh: Với mức dịch chuyển đỏ 0.46, thiên hà này không quá cổ nhưng vẫn rất đáng chú ý vì phần xoắn ốc của nó là nơi hình thành các ngôi sao mới.
- Thiên hà elip và vòng cung Pacman: Mức dịch chuyển đỏ là 1.05, xung quanh thiên hà này là các thiên hà nhỏ hơn với kích thước và khoảng cách đều nhau, tạo thành một vòng cung mà các nhà khoa học gọi là Pacman.
- Cụm thiên hà tương tác: Cách Trái Đất khoảng 9 tỷ năm ánh sáng với mức dịch chuyển đỏ 1.4, cụm thiên hà này cho thấy sự tương tác phức tạp trong vũ trụ sơ khai.
- Hai thiên hà xoắn ốc tương tác: Đã từng được chụp bởi kính viễn vọng Hubble nhưng với độ chi tiết kém hơn, lần này JWST đã phát hiện một siêu tân tinh trong hệ thiên hà này, đánh dấu siêu tân tinh đầu tiên được JWST phát hiện.
- Thiên hà xoắn ốc từ 6.4 tỷ năm trước: Hình ảnh rõ nét của một thiên hà xoắn ốc cổ đại, cung cấp thông tin về sự phát triển của các thiên hà theo thời gian.
- Tập hợp các thiên hà hợp nhất: Các thiên hà sáng màu đỏ và cam đang hợp nhất thành nhóm, với độ sắc nét cao hơn so với hình ảnh tương tự từ kính viễn vọng Hubble.
Những Phát Hiện Quan Trọng và Các Kỷ Lục Mới
Dữ liệu trong bức ảnh cũng cho thấy khả năng có sự xuất hiện của thiên hà cổ nhất từng được quan sát, có thể là ma Galaxy, với độ dịch chuyển đỏ ít nhất 11.8, tương đương với thời gian hình thành khoảng 390 triệu năm sau vụ nổ lớn. Nhóm nghiên cứu còn cho rằng thiên hà này có thể cổ hơn, với độ dịch chuyển đỏ lên tới 14, hình thành khoảng 280 triệu năm sau vụ nổ lớn.
Hiện tại, GS-z140 nắm giữ kỷ lục là thiên hà xa nhất được biết đến, hình thành chỉ 290 triệu năm sau vụ nổ lớn, trải dài khoảng 1600 năm ánh sáng với độ dịch chuyển đỏ 14.3.
Diện Tích Quan Sát và Ý Nghĩa Của Nó
Mặc dù kỷ nguyên một chỉ quan sát một phần nhỏ của bầu trời (khoảng 1.5 cung phút), nhưng nó đã đủ để JWST tập trung vào các thiên hà xa xôi với ánh sáng rất yếu. Cung phút là một đơn vị đo lường góc trong thiên văn học, giúp các nhà thiên văn đo kích thước góc của các thiên thể và khoảng cách giữa chúng trên bầu trời. Dù chỉ bao phủ 4% diện tích quan sát ban đầu của dự án SEAR, dữ liệu này đã cung cấp cái nhìn sâu sắc về vũ trụ sơ khai.
James Webb: Cuộc Cách Mạng Trong Công Nghệ Quan Sát Thiên Văn
JWST, được phóng vào tháng 12 năm 2021 và chính thức hoạt động từ tháng 7 năm 2022, là bản kế nhiệm của kính viễn vọng Hubble. JWST không chỉ là một sự nâng cấp mà còn là một cuộc cách mạng trong công nghệ quan sát thiên văn. Với khả năng quan sát trong dải hồng ngoại, JWST có thể nhìn xuyên qua những đám mây bụi vũ trụ và khám phá các thiên thể nằm xa xôi hơn, từ đó tìm hiểu về lịch sử hình thành của vũ trụ.
Những Sứ Mệnh Tương Lai Của James Webb
Một trong những sứ mệnh trọng tâm của JWST là khám phá “Bình Minh Vũ Trụ”, thời kỳ khi những ngôi sao đầu tiên được hình thành (khoảng 100 đến 250 triệu năm sau Big Bang). JWST cũng đóng vai trò quan trọng trong việc khám phá và hiểu rõ hơn về các ngoại hành tinh, tìm kiếm sự sống ở nơi khác và nghiên cứu về vật chất tối, năng lượng tối.
Kết Luận: Mở Ra Chân Trời Mới Trong Khám Phá Vũ Trụ
Bức ảnh lớn nhất về vũ trụ sơ khai từ kính viễn vọng James Webb không chỉ là một thành tựu khoa học mà còn là một bước tiến lớn trong hành trình khám phá vũ trụ của nhân loại. Những dữ liệu và khám phá từ JWST sẽ tiếp tục mở ra những hiểu biết sâu sắc hơn về nguồn gốc, sự phát triển và tương lai của vũ trụ.
Tài liệu tham khảo:
- Dữ liệu từ kính viễn vọng James Webb
- Thông tin từ dự án khoa học SEAR
- Các bài báo khoa học liên quan đến thiên văn học vũ trụ.