[비즈한국] Vào tháng 10 năm 2024, ESA đã công bố một bức ảnh đặc biệt. Thoạt nhìn, nó trông giống như một hình ảnh kỳ lạ và không rõ danh tính. Tuy nhiên, bên trong đó chứa đựng hơn 100 triệu thiên hà, ngôi sao và các thiên thể khác. Kính viễn vọng không gian Euclid, được phóng vào tháng 7 năm 2023, đã bắt đầu những quan sát đầu tiên để vẽ nên bản đồ 3D của vô số thiên hà trong phạm vi 10 tỷ năm ánh sáng. Bức ảnh trên chính là dữ liệu của một phần cực nhỏ trong bản đồ vũ trụ được hoàn thiện từ dữ liệu quan sát đầu tiên đó. Đây chỉ mới là 1% của toàn bộ bản đồ vũ trụ sẽ được hoàn thành trong tương lai, nhưng chỉ riêng phần đó đã ghi lại hơn 100 triệu thiên thể! Khi toàn bộ bản đồ được hoàn tất, người ta kỳ vọng sẽ có gần 10 tỷ thiên thể được ghi nhận.
Kính viễn vọng không gian Euclid, đúng như tên gọi của nó, nghiên cứu về hình học của vũ trụ. Nó vẽ bản đồ toàn bộ bầu trời, ngoại trừ các khu vực bị che khuất bởi đĩa bụi của Dải Ngân hà và đĩa của Hệ Mặt trời. Euclid có sự khác biệt lớn so với kính viễn vọng Hubble và James Webb mà chúng ta đã quen thuộc. Nó quan sát vũ trụ bằng đôi mắt có đường kính tương đối nhỏ hơn. Do đó, mặc dù hiệu suất về độ phân giải có thể kém hơn một chút, nhưng nó có thể chụp được bầu trời rộng lớn với góc nhìn bao quát hơn cùng một lúc. Euclid dự kiến sẽ hoàn thiện bản đồ vũ trụ chiếm 1/3 bầu trời đêm cuối cùng.
Thông qua đó, nó vẽ nên bản đồ 3D về vật chất trong vũ trụ, cũng như sự phân bố của các thiên hà từ gần đến xa. Đặc biệt, Euclid quan sát mức độ uốn cong và biến dạng của không gian vũ trụ bởi vật chất tối thấm đẫm khắp nơi. Thay vì thấu kính hấp dẫn truyền thống nơi ánh sáng phía sau một cụm thiên hà khổng lồ bị uốn cong, nó xác định các thấu kính hấp dẫn yếu ở khắp nơi trong vũ trụ do vật chất tối có khối lượng nhỏ tạo ra. Thông qua đó, kính viễn vọng không gian Euclid sẽ xác định mức độ cong của không gian vũ trụ và cung cấp manh mối để ước tính tỷ trọng của vật chất tối và năng lượng tối.
Trong thời gian qua, kính viễn vọng không gian Euclid đã đơn độc vượt qua rất nhiều khó khăn. Thậm chí, có những vấn đề nghiêm trọng đến mức người ta lo ngại rằng bản thân sứ mệnh này có thể kết thúc trong thất bại. Ngay từ khi Euclid đến được quỹ đạo mục tiêu, các vấn đề đã bắt đầu xuất hiện.
Kính viễn vọng không gian di chuyển trong không gian với tốc độ rất nhanh. Do đó, hướng mà gương của kính viễn vọng nhắm tới cũng liên tục thay đổi nhanh chóng. Để ghi lại rõ nét ánh sáng mờ nhạt từ các thiên thể xa xôi, kính viễn vọng phải kiểm soát quỹ đạo và liên tục nhắm chuẩn xác vào một hướng cụ thể. Trên Trái Đất, chúng ta có thể biết vị trí và hướng hiện tại bằng cách nhận tín hiệu từ vệ tinh GPS. Tuy nhiên, bên ngoài vũ trụ thì không thể làm như vậy. Thay vào đó, nó sử dụng chính những ngôi sao tỏa sáng trên bầu trời đêm làm kim chỉ nam. Giống như những hoa tiêu hàng thế kỷ trước đi xuyên qua bóng đêm, nó xác định phương hướng bằng cách quan sát các chòm sao. Nó sử dụng các ngôi sao cụ thể tỏa sáng trên bầu trời làm sao dẫn đường (guiding star) để định hướng.
Tuy nhiên, ngay khi Euclid đến quỹ đạo mục tiêu, vấn đề đã nảy sinh ở cảm biến theo dõi sao dẫn đường. Euclid không thể theo dõi sao dẫn đường một cách chính xác và các ngôi sao liên tục lệch khỏi tầm nhìn. Nhìn vào những bức ảnh chụp lúc đó, có thể thấy sao dẫn đường không nằm yên một chỗ mà vẽ thành các vệt dài. May mắn thay, vấn đề này đã được giải quyết bằng cách cập nhật phần mềm điều khiển tư thế của kính viễn vọng.
Sau đó, Euclid đã quan sát thành công hình ảnh đầu tiên. Trong số những hình ảnh đầu tiên được công bố, có nhiều hình ảnh đa dạng như Tinh vân Đầu Ngựa nổi tiếng và Cụm thiên hà Perseus chứa vô số thiên hà. Euclid đã công bố những bức ảnh mang sức hút khác biệt so với thời Hubble và James Webb, đồng thời được kỳ vọng sẽ cung cấp thêm nhiều dữ liệu quan sát chất lượng cao trong tương lai.
Tuy nhiên, chỉ vài ngày sau, một vấn đề khác lại xảy ra. Lần này là sự ngưng tụ một lượng nhỏ băng bên trong cảm biến quang học của kính viễn vọng. Các nhà thiên văn học cho rằng một phần hơi nước trong không khí đã lọt vào bên trong kính viễn vọng trong quá trình lắp ráp trên Trái Đất.
Trên thực tế, sự xâm nhập của hơi nước là một trong những vấn đề nghiêm trọng luôn đi kèm khi lắp ráp kính viễn vọng không gian. Môi trường lắp ráp các linh kiện của kính viễn vọng duy trì độ ẩm tương đối khoảng 50% để giảm thiểu khả năng xảy ra tia lửa điện và hỏa hoạn trong các thiết bị điện tử. Ngoài ra, trong các lớp vật liệu cách nhiệt bằng nhựa được sử dụng để bảo vệ thiết bị khỏi cái lạnh khắc nghiệt và nhiệt độ từ ánh sáng mặt trời trong không gian, cũng có thể có một phần hơi nước bám vào.
Thật không may, Euclid cũng đã được phóng lên vũ trụ với một ít nước bám trên thiết bị. Những giọt nước bị đẩy ra trong môi trường chân không của vũ trụ đã nhanh chóng đóng băng. Trớ trêu thay, nó lại đóng băng ngay trên các cảm biến cực kỳ nhạy cảm của kính viễn vọng. Các nhà thiên văn học ước tính lớp băng tích tụ bên trong thiết bị của Euclid chỉ dày vài chục nanomet, tương đương với chiều dài của một sợi DNA. Tuy nhiên, dù chỉ một lượng nhỏ băng như vậy cũng có thể gây ra tác động nghiêm trọng đến các thiết bị nhạy cảm của kính viễn vọng. Trong trường hợp xấu nhất, nó có thể khiến kính viễn vọng không thể thu được dữ liệu quan sát.
Nhiều phương án giải quyết đã được thảo luận. Một phương pháp được đưa ra là xoay kính viễn vọng về phía Mặt trời trong khoảng 96 giờ để làm ấm nhiệt độ bên trong. Nếu cố gắng loại bỏ băng bằng cách tăng nhiệt độ của các thiết bị trong kính viễn vọng cùng một lúc, thiết bị có thể bị biến dạng. Do đó, đây không phải là một biện pháp thông minh. Thay vào đó, các nhà thiên văn học đã thử nghiệm làm nóng từng linh kiện riêng lẻ để nước bay hơi chậm. May mắn thay, nỗ lực này đã thành công. Nhiệt độ của một trong những thiết bị gương bên trong Euclid đã tăng từ -143 độ lên -113 độ chỉ trong vài phút. Độ nhạy của thiết bị quan sát của Euclid đã cải thiện 15% so với trước khi xảy ra sự cố. Kể từ đó, chưa có vấn đề đặc biệt nào được ghi nhận thêm.
Sau bao nỗ lực gian nan, kính viễn vọng không gian Euclid cuối cùng đã tìm lại được sự ổn định và bắt đầu công việc vẽ bản đồ vũ trụ một cách chính thức từ sau tháng 3 năm nay. Euclid quan sát bầu trời tổng cộng 40.000 lần, mỗi lần nhắm vào một hướng trong 75 phút. Thông qua đó, nó dần dần lấp đầy bản đồ toàn bộ vũ trụ.
Vào tháng 10 năm 2024, Euclid đã công bố dữ liệu quan sát đầu tiên, vừa mới hoàn thành 1% bản đồ toàn bộ vũ trụ. Mặc dù chỉ là một mảnh ghép nhỏ bé, chỉ chiếm 1% trong toàn bộ bản đồ vũ trụ mục tiêu, nhưng mảnh ghép nhỏ này đã bao phủ một vùng trời rộng lớn tương đương 500 mặt trăng tròn. Nếu phóng to bức ảnh, bạn có thể cảm nhận được độ phân giải sắc nét mà nó mang lại khi ghi lại ánh sáng của vô số ngôi sao và thiên hà.
Đã gần 30 năm kể từ lần quan sát trường sâu (deep field) lịch sử đầu tiên của kính viễn vọng không gian Hubble. Cùng với kính viễn vọng không gian James Webb, kính viễn vọng không gian Euclid, và kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman sắp được phóng, nhiều kính viễn vọng không gian khác nhau đang nhắm vào toàn bộ vũ trụ bằng các bước sóng ánh sáng đa dạng, lấp đầy những góc khuất chưa từng được biết đến của vũ trụ. ESA dự kiến sẽ công bố dữ liệu quan sát thứ hai vào khoảng tháng 4 năm 2025, sau khoảng 5 tháng nữa. Chúng ta hãy cùng chờ đợi xem những mảnh ghép khổng lồ nào sẽ tiếp tục được lấp đầy và bức tranh ghép hình bản đồ vũ trụ sẽ hoàn thiện như thế nào.
Tham khảo
https://www.euclid-ec.org/euclid-successfully-de-iced-gains-15-sensitivity/
https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Euclid/Operations_begin_to_de-ice_Euclid_s_vision
https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Euclid/Euclid_s_sight_restored
https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Euclid/Zoom_into_the_first_page_of_ESA_Euclid_s_great_cosmic_atlas
Tác giả Ji Woong-bae là ai? Anh yêu mèo và vũ trụ. Từ khi xem bộ phim 'Galaxy Express 999' lúc còn nhỏ, anh đã nuôi ước mơ giới thiệu vẻ đẹp của vũ trụ đến mọi người. Hiện tại, anh đang nghiên cứu về sự tiến hóa của các thiên hà thông qua tương tác tại Trung tâm Nghiên cứu Tiến hóa Thiên hà và Phòng thí nghiệm Vũ trụ học thuộc Đại học Yonsei, đồng thời tham gia vào các hoạt động truyền thông khoa học như thuyết trình và viết lách. Anh là tác giả của các cuốn sách như 'Đài quan sát hẹn hò', 'Nghĩ về vũ trụ cả ngày', 'Sao, khoa học của ánh sáng', v.v.