Lý thuyết thiên văn

Khám phá Vũ trụ cùng kính viễn vọng không gian James Webb

Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) là một trong những dự án khoa học không gian quan trọng và đầy hứa hẹn nhất của thế kỷ 21. Với khả năng quan sát sâu rộng và độ nhạy cao, JWST hứa hẹn sẽ mở ra những cánh cửa mới cho việc khám phá Vũ trụ, từ việc tìm hiểu các ngôi sao sơ khai cho đến việc phát hiện các hành tinh ngoại lai có khả năng hỗ trợ sự sống. Tham gia cùng thienvanhoc.edu.vn, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về công nghệ tiên tiến, các sứ mệnh và những khám phá đột phá của kính viễn vọng không gian này.

Kính viễn vọng không gian James Webb là gì? 

Kính viễn vọng không gian James Webb là gì? 

Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) là một kính thiên văn Vũ trụ tiên tiến, được thiết kế để quan sát những vật thể xa xôi và lạnh nhất trong Vũ trụ. Nó cũng có khả năng phân tích các hành tinh ở xa có tiềm năng sinh sống và nghiên cứu các sự kiện Vũ trụ khác. Mục tiêu chính của JWST là mở rộng phạm vi quan sát của kính thiên văn Hubble.

Kính viễn vọng này được đặt theo tên của James E. Webb, quản trị viên của NASA, người đã lãnh đạo các sứ mệnh Apollo, Gemini và Mercury từ năm 1961 đến 1968.

JWST được phát triển thông qua sự hợp tác giữa NASA, cơ quan Vũ trụ Canada và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu. Kính thiên văn này đã được phóng lên quỹ đạo vào ngày 25 tháng 12 năm 2021, nhờ tên lửa Ariane 5 từ Kourou, Guiana thuộc Pháp.

JWST sẽ cung cấp độ nhạy hồng ngoại và độ phân giải hình ảnh vượt trội hơn so với kính thiên văn Hubble, với khả năng quan sát lớn hơn gần 100 lần so với tất cả các kính thiên văn lớn khác trong và ngoài hành tinh.

Khả năng quan sát tuyệt vời của kính viễn vọng không gian James Webb

Khả năng quan sát tuyệt vời của kính viễn vọng không gian James Webb

Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) là kính viễn vọng không gian lớn nhất từng được chế tạo, có kích thước gần gấp đôi kính thiên văn Hubble, với chiều dài 13 mét và trọng lượng gần một nửa của Hubble, chỉ khoảng 6.500 kg. Nó còn được trang bị một tấm chắn nắng khổng lồ có kích thước 22 mét x 12 mét, tương đương với một sân tennis.

Gương mạ vàng của JWST có đường kính tích lũy 605 cm, lớn hơn gấp đôi so với gương của Hubble với đường kính 240 cm. Nhờ đó, JWST có tầm nhìn rộng hơn khoảng 15 lần so với kính thiên văn Hubble. Gương chính của JWST bao gồm 18 đoạn gương hình lục giác, được làm từ berili phủ vàng, tạo nên một diện tích thu ánh sáng lớn hơn khoảng 5,5 lần so với Hubble.

Trong khi Hubble chụp ảnh trong phạm vi phổ nhìn thấy, tia cực tím và cận hồng ngoại, JWST sẽ phát hiện các vật thể trong phổ ánh sáng đỏ thông thường có bước sóng dài và phổ hồng ngoại trung bình. Điều này giúp JWST phát hiện các thiên thể có độ lệch đỏ cao, quá mờ, quá xa và quá cũ.

Nhiệt độ hoạt động lý tưởng của JWST là dưới -223°C. Với nhiệt độ thấp như vậy, nó có thể phát hiện các tín hiệu mờ nhạt trong phổ hồng ngoại mà không bị ảnh hưởng bởi các tín hiệu nhiệt từ các vật thể khác.

JWST đang quay quanh khu vực Lagrange L2 của hệ Mặt Trời-Trái Đất, cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km. Tấm chắn nắng năm lớp của nó bảo vệ khỏi sự nóng bức trực tiếp từ Mặt Trời, giúp duy trì nhiệt độ làm việc lý tưởng.

Công dụng của kính viễn vọng Không gian James Webb

Công dụng của kính viễn vọng Không gian James Webb

Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) được thiết kế chủ yếu để phục vụ cho thiên văn học hồng ngoại, có khả năng quan sát những vật thể mờ hơn gấp 100 lần so với ngưỡng của kính thiên văn Hubble.

Ngoài khả năng quan sát quang phổ hồng ngoại, JWST còn có thể phát hiện ánh sáng nhìn thấy trong dải màu đỏ cam và dải hồng ngoại trung. Điều này cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu các vật thể tồn tại từ thời kỳ sớm hơn của Vũ trụ, gần với thời điểm xảy ra Vụ Nổ Lớn.

Kính viễn vọng này được trang bị máy dò hồng ngoại độc đáo, có khả năng phát hiện các vật thể ẩn trong phổ hồng ngoại gần. Các vật thể dịch chuyển đỏ chỉ phát ra tia hồng ngoại, và chỉ có thể phân tích được bằng kính thiên văn hồng ngoại. Những vật thể lạnh hơn và tối hơn cũng phát ra ánh sáng hồng ngoại. Vì kính thiên văn Hubble không được thiết kế cho phổ hồng ngoại, JWST được xem là đài quan sát hồng ngoại tốt nhất từng được chế tạo.

Các kính thiên văn mặt đất trên Trái Đất gặp nhiều nhược điểm do bầu khí quyển làm loãng ánh sáng. Khi ánh sáng từ các vật thể xa xôi xuyên qua bầu khí quyển, các tia hồng ngoại yếu hơn sẽ mất cường độ đáng kể và khó phát hiện. Do đó, kính viễn vọng JWST, với vị trí quỹ đạo ngoài Trái Đất, có điều kiện lý tưởng để quan sát Vũ trụ mà không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nước, khí mê-tan và các hợp chất khác trong khí quyển.

Kính viễn vọng không gian James Webb còn có khả năng tự động phân tích các mục tiêu ngoài kế hoạch trong thời gian đã định. Nó có thể kiểm tra hầu hết các vật thể trong Hệ Mặt Trời, bao gồm các vệ tinh, hành tinh, tiểu hành tinh và sao chổi.

Các mục tiêu của kính viễn vọng không gian James Webb

Các mục tiêu của kính viễn vọng không gian James Webb

Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) hứa hẹn sẽ mở ra nhiều khám phá vĩ đại trong lĩnh vực Vũ trụ học, vật lý thiên văn và thiên văn học.

Dưới đây là một số nhiệm vụ dài hạn quan trọng của JWST:

Phát hiện ánh sáng từ các thiên hà và hành tinh đầu tiên sau Vụ Nổ Lớn

Sau vụ nổ Big Bang, toàn bộ Vũ trụ đang trong trạng thái giãn nở. Do đó, các thiên hà và ngôi sao đầu tiên hình thành là những vật thể xa nhất trong Vũ trụ. Định luật Hubble phát biểu rằng các vật thể càng ở xa thì chúng càng di chuyển ra xa chúng ta nhanh hơn.

Vì vậy, ánh sáng từ các thiên thể lâu đời nhất luôn bị dịch chuyển về phía đỏ. Kính thiên văn thông thường không thể phát hiện hiệu quả những vật thể mờ nhạt này, nhưng để phát hiện chúng, chúng ta cần quan sát trong dải hồng ngoại.

JWST được thiết kế đặc biệt để quan sát các vật thể ẩn trong phổ hồng ngoại, giúp phát hiện những thiên thể xa xôi và cổ xưa nhất trong Vũ trụ.

Quan sát sự hình thành của các thiên hà

Quan sát sự hình thành của các thiên hà

Một trong những mục tiêu chính của kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) là nghiên cứu và quan sát quá trình hình thành các thiên hà. Hiện tại, các nhà thiên văn học vẫn chưa thể phát hiện những khu vực nơi các thiên hà nhỏ đang hình thành do chúng có thể nằm ngoài tầm với của các đài quan sát hiện tại. JWST, với khả năng quan sát trong dải hồng ngoại, sẽ giúp các nhà khoa học tìm hiểu sâu hơn về các giai đoạn đầu của sự hình thành thiên hà.

Kính viễn vọng này sẽ cho phép phân tích các yếu tố như lực hấp dẫn, tương tác giữa các vật chất, và vai trò của các lỗ đen trong việc định hình và phát triển các thiên hà. Qua đó, JWST sẽ làm sáng tỏ những bí ẩn về cấu trúc và sự tiến hóa của các thiên hà, bao gồm thiên hà hình giới hạn, không đều, hình elip và xoắn ốc. Điều này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về nguồn gốc của Vũ trụ mà còn mở ra những góc nhìn mới về sự tiến hóa của các hệ thiên hà.

Sự hình thành sao trong tinh vân

Các ngôi sao thường được tạo ra từ tinh vân, những vùng có mật độ bụi và khí cao. Quá trình hình thành sao bắt đầu khi các đám mây khí và bụi trong tinh vân bắt đầu co lại dưới tác động của lực hấp dẫn, hình thành nên các lõi sao. Những đám bụi khổng lồ bao quanh các ngôi sao trẻ, chặn hầu hết ánh sáng nhìn thấy, khiến việc quan sát trở nên khó khăn. Tuy nhiên, tia hồng ngoại từ các ngôi sao trẻ có khả năng xuyên qua lớp bụi này, giúp chúng ta có thể quan sát được những giai đoạn đầu của sự hình thành sao.

Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), với khả năng quan sát trong dải hồng ngoại, sẽ giúp các nhà khoa học theo dõi quá trình này một cách chi tiết. JWST sẽ cung cấp hình ảnh rõ nét về các giai đoạn khác nhau của sự hình thành sao, từ những đám mây khí và bụi ban đầu đến khi ngôi sao hoàn thiện. Điều này sẽ giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành sao, từ đó có cái nhìn sâu sắc hơn về sự tiến hóa của các ngôi sao và hệ hành tinh.

Quan sát các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời

Quan sát các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời

Một trong những mục tiêu chính của kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) là tìm hiểu nguồn gốc của Trái Đất và cách sự sống phát triển. Cả hai vấn đề này đều liên quan mật thiết đến sự tiến hóa của các hành tinh. JWST được thiết kế để nghiên cứu thành phần của các hạt xung quanh các ngôi sao, nơi các hành tinh được hình thành. Với khả năng quan sát hồng ngoại cực kỳ nhạy bén, JWST có thể chụp được hình ảnh rõ nét của các hệ hành tinh.

Một trong những nhiệm vụ quan trọng của JWST là tìm kiếm các dạng sống ngoài hành tinh. Bằng cách khám phá kỹ lưỡng các ngoại hành tinh, kính viễn vọng này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách sự sống có thể phát triển. JWST đủ mạnh để kiểm tra sao chổi và các vật thể lạnh khác, những thứ có thể nắm giữ manh mối về nguồn gốc sự sống.

Câu hỏi thường gặp về kính viễn vọng không gian James Webb

Câu hỏi thường gặp về kính viễn vọng không gian James Webb

Câu 1: Kính viễn vọng không gian James Webb được phóng lên khi nào? 

Trả lời: Kính viễn vọng này được phóng vào ngày 25 tháng 12 năm 2021.

Câu 2: Kính viễn vọng không gian James Webb được đặt theo tên của ai? 

Trả lời: Kính viễn vọng được đặt tên theo James E. Webb, quản trị viên NASA, người đứng đầu các sứ mệnh Apollo, Gemini và Mercury từ năm 1961 đến 1968.

Câu 3: Những tổ chức nghiên cứu không gian nào tham gia phát triển JWST? 

Trả lời: NASA đã phối hợp phát triển JWST với Cơ quan Vũ trụ Canada và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu.

Câu 4: Kính viễn vọng không gian lớn nhất từng được chế tạo là gì? 

Trả lời: Kính viễn vọng không gian James Webb là kính viễn vọng không gian lớn nhất từng được chế tạo.

Câu 5: Tên lửa nào đã phóng JWST? 

Trả lời: Tên lửa Ariane 5 đã đưa kính thiên văn lên quỹ đạo từ Kourou, Guiana thuộc Pháp.

Kính viễn vọng không gian James Webb không chỉ đơn thuần là một công cụ quan sát, mà còn là biểu tượng của tương lai và sự phát triển vượt bậc trong lĩnh vực thiên văn học. Những khám phá mà JWST mang lại sẽ không chỉ làm sáng tỏ những bí ẩn của Vũ trụ mà còn định hình hiểu biết của chúng ta về vị trí của con người trong không gian bao la.

Hãy tiếp tục theo dõi thienvanhoc.edu.vn để cập nhật những thông tin mới nhất về những khám phá từ JWST và cùng nhau chinh phục những giới hạn mới của khoa học thiên văn.

Tác giả: