Kính Nancy Grace Roman lên đường, chụp cả mảng trời một kiểu ảnh

Hãy tưởng tượng bạn cầm một chiếc máy ảnh rất lạ. Bấm đúng một kiểu, nó thu trọn một mảng trời rộng gấp rưỡi Mặt Trăng tròn. Không phải rộng gấp rưỡi tấm ảnh Mặt Trăng trong điện thoại bạn, mà rộng gấp rưỡi chính Mặt Trăng khi bạn ngước lên trời đêm rằm. Trong mảng trời rộng đó, từng chấm sáng bé xíu vẫn hiện ra sắc nét.

Nếu có một chiếc máy ảnh như vậy, bạn sẽ chụp gì trước tiên?

NASA vừa làm ra một chiếc. Kính thiên văn vũ trụ Nancy Grace Roman dự kiến rời bệ phóng lúc 7 giờ 26 phút sáng Chủ nhật ngày 30 tháng 8, theo giờ miền Đông nước Mỹ. NASA phát trực tiếp buổi phóng tại nasa.gov/live, và tường thuật kéo dài thêm khoảng một giờ sau đó để theo dõi những mốc quan trọng đầu tiên.

Chuyện gì đang xảy ra

Chiếc kính này mang tên một người thật: Tiến sĩ Nancy Grace Roman, sống từ năm 1925 tới năm 2018. Bà là nhà thiên văn trưởng đầu tiên của NASA. Người ta hay gọi bà là "mẹ" của Kính Hubble, chiếc kính đã gửi về Trái Đất vô số bức ảnh vũ trụ mà có thể bạn từng thấy trên sách. Nhưng công của bà còn rộng hơn thế. Bà là động lực chính đứng sau cả chương trình Great Observatories của NASA, gồm Hubble, đài quan sát tia X Chandra, cùng hai đài nay đã ngừng hoạt động là Compton Gamma Ray Observatory và Spitzer Space Telescope.

Trên thân tàu có một thứ nhỏ mà vui. Mùa hè này, NASA mời mọi người gửi tên mình để khắc vào một thẻ nhớ gắn trên tàu. Hơn 1.300.000 người đã gửi. Chừng ấy cái tên sắp bay ra khỏi Trái Đất.

Bay đi đâu? Roman sẽ tới điểm Lagrange thứ hai của hệ Mặt Trời và Trái Đất, thường gọi tắt là L2, cách Trái Đất một triệu dặm. Kính James Webb của NASA cũng đang ở vùng đó. Hai chiếc sẽ vẽ những vòng rất lớn quanh L2, lớn hơn nhiều so với vòng Mặt Trăng đi quanh Trái Đất, nên chúng dễ dàng giữ khoảng cách xa nhau.

Sau khi phóng, sẽ có ba tháng để nhóm kỹ sư bung các bộ phận ra, hiệu chỉnh và kiểm tra từng thứ. NASA dự kiến công bố những bức ảnh khoa học đầu tiên vào đầu năm 2027. Nhiệm vụ chính kéo dài 5 năm, và kính được thiết kế để có thể làm việc thêm 5 năm nữa. Thứ giới hạn tuổi thọ của nó là nhiên liệu. Hiện NASA chưa có cách sửa chữa đài quan sát ở tận L2, nhưng Roman được thiết kế sẵn để nạp lại nhiên liệu được.

Vì sao đáng chú ý

Cái mới của Roman không nằm ở chỗ nhìn xa hơn, mà ở chỗ nhìn rộng hơn.

Thiết bị chính của nó tên là Wide Field Instrument, một máy ảnh hồng ngoại (infrared) 300 megapixel, tức 300 triệu điểm ảnh. Hồng ngoại là loại ánh sáng mắt người không thấy được, giống thứ hơi ấm bạn cảm nhận khi đưa tay lại gần cốc nước nóng mà không chạm vào. Máy ảnh này nhìn rõ ngang Hubble, nhưng khung hình rộng hơn Hubble ít nhất 100 lần.

Nghĩ theo kiểu sân bóng cho dễ. Hubble giống một ống kính chụp cận cảnh chấm phạt đền: rõ từng sợi cỏ, nhưng chỉ thấy một mẩu sân. Roman chụp trọn cả sân bóng trong một kiểu ảnh, mà vẫn thấy rõ mặt từng cầu thủ. Muốn chụp hết sân bằng cách của Hubble thì phải bấm hàng trăm kiểu rồi ghép lại.

Nhìn rộng như thế để làm gì? Roman săn ba thứ chính: vật chất tối (dark matter), thứ không phát sáng nhưng có sức hút kéo các thiên hà; năng lượng tối (dark energy), thứ đang đẩy vũ trụ giãn ra ngày một nhanh; và ngoại hành tinh (exoplanet), tức những hành tinh quay quanh các ngôi sao khác chứ không phải Mặt Trời của chúng ta. Mỗi lần quét trời, nó còn tóm được cả vật thể ở rìa Hệ Mặt Trời, sao đang nổ, hố đen đang lớn dần và hàng tỷ thiên hà. Điều hay là dữ liệu của Roman sẽ được công khai ngay khi xử lý xong, nên nhiều nhóm nghiên cứu khắp thế giới cùng đào bới một lúc.

Còn L2 thì đặc biệt ở chỗ nào? Ở đó, sức hút của Mặt Trời và sức hút của Trái Đất phối hợp với chính chuyển động của con tàu, giữ nó gần như đứng yên một chỗ so với Trái Đất. Nhờ vậy kính gần như không phải đốt nhiên liệu để giữ vị trí, giống một cái phao nằm đúng chỗ nước lặng nên không bị trôi.

Một triệu dặm là bao xa? Khoảng 1.600.000 ki lô mét. Con số đó không nói lên gì cho tới khi bạn quy nó về thứ mình từng thấy. Nó bằng khoảng bốn lần quãng đường từ Trái Đất tới Mặt Trăng. Còn nếu tính theo chuyến bay Hà Nội vào Sài Gòn, bạn phải bay đi bay lại gần 1.400 chuyến mới đủ. Ngồi trên máy bay liên tục cả ngày lẫn đêm, không nghỉ một phút, cũng mất khoảng bốn tháng. Dài hơn cả kỳ nghỉ hè của bạn.

Che bớt ánh sáng để nhìn rõ hơn

Roman còn mang theo một thiết bị thứ hai, Coronagraph Instrument, tạm gọi là máy che sáng sao. Việc của nó nghe hơi ngược đời: chặn bớt ánh sáng.

Lý do rất đời thường. Một ngôi sao chói gấp bội hành tinh quay quanh nó, nên chụp thẳng vào thì chỉ thấy một quầng sáng loá, hành tinh biến mất trong đó. Máy che sáng sao chắn đúng phần chói ấy lại, để lộ ra thứ ánh sáng yếu ớt mà hành tinh phản chiếu. Đây là công nghệ tiên tiến nhất từng được đưa lên vũ trụ cho việc này. Nó nhắm tới những hành tinh khổng lồ già hơn, lạnh hơn và ở gần sao của mình hơn so với nhóm hành tinh trẻ và nóng mà con người chụp trực tiếp được từ trước tới nay.

Bạn thử ngay ở nhà được. Ra chỗ nắng, giơ bàn tay lên che đúng Mặt Trời, rồi nhìn phần trời và cảnh vật ngay cạnh bàn tay. Nhớ là che rồi mới nhìn, và đừng bao giờ nhìn thẳng vào Mặt Trời. Bạn sẽ thấy những thứ vừa nãy chìm trong chói loá bỗng hiện ra. Roman làm đúng việc đó, chỉ khác là bàn tay của nó nằm cách Trái Đất một triệu dặm.

Và đây là câu để bạn nghĩ tiếp. Chỉ một khung hình của Roman đã chứa hàng tỷ chấm sáng, mỗi chấm có thể là một thiên hà. Con người không thể ngồi soi từng chấm một. Vậy làm sao tìm ra thứ đáng chú ý giữa chừng ấy chấm sáng?

Nếu là bạn, bạn sẽ tìm bằng cách nào?

Lưu ý

Bài viết dựa trên tin khoa học đã công bố, viết lại cho bạn đọc nhỏ tuổi. Có chỗ nào con muốn tìm hiểu thêm thì rủ bố mẹ đọc cùng nhé.