Kính Roman chụp vùng trời rộng gấp 100 lần kính Hubble

Kính thiên văn Hubble đã bay quanh Trái Đất hơn 30 năm. Trong suốt hơn 30 năm đó, nó mới quan sát được khoảng 0,1% bầu trời đêm.

Con số 0,1% nghe thì nhỏ, nhưng khó hình dung. Bạn thử tưởng tượng một sân bóng đá rộng 7.000 mét vuông. Lấy 0,1% của sân đó, bạn được 7 mét vuông, bằng đúng hai tấm chiếu trải cạnh nhau. Một trong những chiếc kính nổi tiếng nhất lịch sử, làm việc ròng rã ba chục năm, mới soi kỹ được hai tấm chiếu.

Vậy 99,9% sân bóng còn lại có gì trong đó?

Một chiếc kính mới sắp rời mặt đất

NASA chuẩn bị phóng kính thiên văn vũ trụ Nancy Grace Roman. Bài viết của Đại học Arizona đăng ngày 28/08/2026 cho biết lúc đó chỉ còn đúng 2 ngày nữa là tới giờ phóng. Nếu mọi việc đúng lịch, tên lửa rời bệ vào ngày 30/08/2026.

Roman là sứ mệnh vật lý thiên văn lớn tiếp theo của NASA, sau kính James Webb. Giảng viên và sinh viên Đại học Arizona sẽ có mặt tại Cape Canaveral để xem buổi phóng. Kính bắt đầu làm việc khoa học từ tháng 1/2027.

Điều thú vị nằm ở chỗ này. Gương chính của Roman rộng 7,9 foot, khoảng 2,4 mét, đúng bằng gương của Hubble. Cùng cỡ gương, nhưng khung hình của Roman rộng gấp 100 lần.

Bạn hãy nghĩ tới việc chụp ảnh lớp mình. Hai máy ảnh cùng độ nét, nhưng một máy chỉ lọt được một bạn, còn máy kia lọt cả lớp trong một kiểu. Một tấm ảnh của Roman bằng 100 tấm của Hubble ghép lại, mà vẫn nét như nhau. Vì thế Roman có khả năng khảo sát toàn bộ bầu trời, chứ không dừng ở hai tấm chiếu.

Roman mang theo hai thiết bị chính. Một là máy chụp trường rộng (Wide Field Instrument), nhạy ngang máy ảnh của Hubble nhưng ôm được vùng trời rộng gấp trăm lần. Hai là máy che sáng sao (Coronagraph Instrument), dùng để chặn bớt ánh sáng chói của các ngôi sao.

Roman và James Webb làm hai việc khác nhau. Webb được làm ra để soi thật sâu vào những mảnh trời nhỏ. Roman thì quét nhanh những vùng trời rộng. Cả hai đều thu được ánh sáng hồng ngoại (infrared), loại ánh sáng mắt người không nhìn thấy, nên các nhà khoa học có thể đem quan sát của hai kính ghép lại với nhau.

Đi tìm 95 món đồ chơi bị giấu

Một mục tiêu lớn của Roman là nghiên cứu vật chất tối (dark matter) và năng lượng tối (dark energy). Hai thứ này chiếm gần như toàn bộ vũ trụ, nhưng chưa ai nhìn thấy chúng.

Hãy hình dung vũ trụ là một hộp đồ chơi có 100 món. Con người mới nhìn thấy 5 món. 95 món còn lại thì chỉ biết là chúng có ở đó, vì chúng kéo và đẩy 5 món ta nhìn thấy được.

Vật chất tối gây ra lực hấp dẫn, tức là nó kéo mọi thứ về phía mình, nhưng không phát ra chút ánh sáng nào. Năng lượng tối thì gắn với chuyện vũ trụ đang giãn nở ngày một nhanh hơn.

Muốn đo 95 món bí ẩn kia, các nhà khoa học cần đếm thật nhiều thiên hà, biết chúng nằm ở đâu, xa bao nhiêu, và có đặc điểm gì. Đúng là việc dành cho một chiếc kính chụp được cả vùng trời rộng trong một kiểu ảnh. Roman sẽ lập những danh mục thiên thể khổng lồ, rồi các nhà khoa học áp mô hình vật lý lên đó để hiểu vũ trụ được dựng nên và thay đổi ra sao.

Nhóm vũ trụ học của dự án có hơn 1.000 nhà khoa học khắp thế giới. Tại Đại học Arizona, giáo sư Elisabeth Krause dẫn dắt một nhóm phát triển kỹ thuật đo mới, còn giáo sư Tim Eifler phụ trách nhóm diễn giải các quan sát. Ông Eifler nói hạ tầng máy tính mới sẽ đưa họ đi từ danh mục thiên thể tới chỗ trả lời được trong vũ trụ có bao nhiêu vật chất tối và năng lượng tối.

Con đom đóm đậu cạnh đèn pha

Còn máy che sáng sao thì để làm gì?

Một ngôi sao sáng gấp khoảng 100 triệu lần hành tinh quay quanh nó. Giống như một con đom đóm đậu ngay cạnh đèn pha ô tô đang bật. Đom đóm vẫn phát sáng, nhưng bạn đứng xa thì chỉ thấy đèn pha.

Cách xử lý rất đơn giản về ý tưởng: che đèn pha đi. Máy che sáng sao của Roman dùng mặt nạ, lăng kính, kính lọc, đầu thu và cả những chiếc gương tự uốn được, để chặn và lọc ánh sáng ngôi sao. Nhờ vậy các nhà thiên văn chụp thẳng được hành tinh và các đĩa vật chất quanh sao. Thiết bị này được kỳ vọng thấy được hành tinh mờ hơn sao chủ 100 triệu lần, tốt hơn các máy che sáng đang có trên vũ trụ từ 100 tới 1.000 lần.

Điều này đáng kể, vì gần như toàn bộ ngoại hành tinh (exoplanet) mà con người đã biết đều được tìm ra một cách gián tiếp. Chẳng hạn, khi hành tinh đi ngang trước mặt ngôi sao, sao mờ đi một chút, và người ta đoán ra có hành tinh ở đó. Chụp thẳng được hành tinh là một bước khác hẳn. Bà Schuyler Wolff, người dẫn dắt nhóm lập kế hoạch quan sát cho thiết bị này, nói Roman sẽ là chiếc kính dò đường then chốt cho Habitable Worlds Observatory, một đài quan sát trong tương lai được đề xuất để tìm dấu hiệu sự sống ở các hệ sao khác.

Thử ở nhà, và một câu hỏi

Bạn có thể làm thử trò che sáng ngay tối nay. Đặt một chiếc đèn pin cách bạn vài mét, bật lên và chiếu về phía bạn. Cắt một mẩu giấy phản quang thật nhỏ, để cạnh đèn, rồi nhìn xem bạn có thấy nó không. Sau đó dán một đồng xu lên tấm bìa giấy, giơ tấm bìa lên sao cho đồng xu che đúng bóng đèn. Mẩu giấy nhỏ hiện ra rõ hơn hẳn, đúng như cách Roman đi tìm hành tinh.

Còn câu hỏi này thì để bạn nghĩ tiếp. Nếu Roman chụp được gần như cả bầu trời, số ảnh sẽ nhiều tới mức không ai xem hết nổi trong một đời người. Vậy nên nhờ máy tính tìm giúp điều gì trước tiên?

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.