Cách chúng ta 'du hành thời gian' mỗi ngày mà không cần cỗ máy nào

[Nguyễn Hoàng]

Du hành thời gian vẫn là giấc mơ xa vời của nhân loại, nhưng có một cỗ máy đặc biệt đang biến điều không tưởng thành hiện thực: Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST). Không phải bằng cách đưa con người đến quá khứ, mà thông qua ánh sáng - thứ đã lưu giữ hàng tỷ năm lịch sử vũ trụ.

Ánh sáng - tấm vé một chiều đến quá khứ​

Mọi thứ bạn nhìn thấy đều là dĩ vãng
Khi bạn ngắm hoàng hôn, ánh sáng phản chiếu từ Mặt Trời mất 8 phút để đến mắt bạn. Nghĩa là, hình ảnh Mặt Trời lúc này thực chất là trạng thái của nó 8 phút trước. Nếu Mặt Trời đột ngột biến mất, chúng ta chỉ nhận ra sau 8 phút - đủ để thấy ánh sáng "chậm trễ" đến mức nào!

Hiện tượng này càng rõ rệt khi quan sát không gian. Alpha Centauri - hệ sao gần nhất - cách chúng ta 4 năm ánh sáng. Ánh sáng từ đó phải mất 4 năm để đến Trái Đất, nghĩa là chúng ta đang nhìn thấy nó như 4 năm trước. Với những thiên hà xa hàng tỷ năm ánh sáng, JWST thậm chí có thể "bắt" được hình ảnh từ thuở vũ trụ mới 200 triệu năm tuổi - thời kỳ các ngôi sao đầu tiên hình thành.

Công nghệ đọc ánh sáng cổ đại
Để thấy xa hơn Hubble, JWST tập trung vào ánh sáng hồng ngoại - bước sóng dài bị kéo giãn do hiệu ứng dịch chuyển đỏ (redshift). Khi vũ trụ giãn nở, không gian giữa các thiên hà căng ra, kéo dài bước sóng ánh sáng từ xanh lam/xanh lục sang đỏ rồi hồng ngoại. Các thiên hà xa nhất có redshift cực cao (z>10), khiến ánh sáng của chúng gần như chỉ còn trong dải hồng ngoại.

Gương chính khổng lồ (đường kính 6.5m, gấp 3 lần Hubble) mạ vàng giúp JWST thu ánh sáng mờ nhất, trong khi hệ thống làm lạnh cực đoan (-223°C) sử dụng kỹ thuật cryocooler và tấm chắn nhiệt 5 lớp để triệt tiêu nhiễu nhiệt từ chính kính thiên văn. Đây là yếu tố sống còn vì JWST quan sát hồng ngoại - bước sóng dễ bị "lấn át" bởi nhiệt phát ra từ bất kỳ vật thể ấm nào, kể cả chính nó.

Nhờ đó, nó phát hiện vật thể mờ hơn Hubble 100 lần, như những thiên hà sơ khai cách xa 13.5 tỷ năm ánh sáng.

James Webb và Hubble - cặp đôi hoàn hảo khám phá vũ trụ​

Không phải đối thủ, mà là đồng minh
Dù JWST sở hữu công nghệ vượt trội, nó không thay thế Hubble. Trong khi JWST chuyên "đào sâu" vào hồng ngoại để quan sát vũ trụ non trẻ, Hubble vẫn là bậc thầy về ánh sáng khả kiến và tia cực tím - yếu tố quan trọng để nghiên cứu các ngôi sao trẻ, tinh vân. Sự kết hợp dữ liệu từ cả hai giúp các nhà khoa học có cái nhìn đa chiều về các hiện tượng thiên văn.

Khoảnh khắc vàng JWST đang săn lùng
Mục tiêu tối thượng của JWST không phải là chụp ảnh Vụ Nổ Lớn (thứ không thể quan sát trực tiếp), mà là những "hạt giống" đầu tiên của vũ trụ:

1. Thế hệ sao khổng lồ đầu tiên - những ngôi sao nặng gấp hàng trăm lần Mặt Trời, sinh ra từ khí hydro nguyên thủy. Chúng phát nổ siêu tân tinh, phát tán nguyên tố nặng (carbon, sắt, vàng...) - nền tảng cho sự sống sau này.
2. Thiên hà sơ khai - cấu trúc hỗn loạn hình thành từ va chạm khí và vật chất tối, tiền thân của Milky Way.

Lý do khiến giới khoa học náo loạn
Năm 2022, JWST gửi về hình ảnh GLASS-z13 - thiên hà 13.5 tỷ năm tuổi, hình thành chỉ 300 triệu năm sau Vụ Nổ Lớn. Phát hiện này đẩy lùi giới hạn quan sát của nhân loại, hé lộ cách vũ trụ chuyển mình từ "đêm trường trung cổ" (thời kỳ tối, không sao) sang kỷ nguyên ánh sáng.

Theo Howtogeek