Bui Nhat Minh
Intern Writer
Đài quan sát SPHEREx của NASA đang được thử nghiệm tại BAE Systems ở Boulder, Col., vào năm 2024.
Một đài quan sát không gian mới của NASA dự kiến sẽ được phóng lên quỹ đạo vào thứ năm trong sứ mệnh cao cả là lập bản đồ hơn 450 triệu thiên hà.
Nhiệm vụ SPHEREx (viết tắt của Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization và Ices Explorer) sẽ lập bản đồ toàn bộ bầu trời bốn lần trong hai năm, mang đến cho các nhà khoa học cơ hội nghiên cứu cách các thiên hà hình thành và phát triển , đồng thời cung cấp góc nhìn về quá trình hình thành của vũ trụ.
Shawn Domagal-Goldman, giám đốc tạm quyền bộ phận vật lý thiên văn tại trụ sở NASA, cho biết trong một cuộc họp báo gần đây: "Nó sẽ trả lời một câu hỏi cơ bản: Chúng ta đã đến đây như thế nào?"
SPHEREx dự kiến sẽ phóng vào thứ năm sớm nhất là 10:09 tối theo giờ miền Đông từ Căn cứ Không gian Vandenberg ở California.
Tàu vũ trụ hình nón — cùng với bốn vệ tinh có kích thước bằng chiếc vali mà NASA sẽ triển khai cùng lúc trong một nhiệm vụ riêng biệt nhằm nghiên cứu mặt trời — sẽ phóng bằng tên lửa SpaceX Falcon 9.
Thiết kế sơ bộ cho tàu vũ trụ, bao gồm tấm chắn nắng hình lục giác giúp giữ cho các thiết bị luôn mát.
Theo NASA, sứ mệnh SPHEREx trị giá 488 triệu đô la, đã được phát triển trong khoảng một thập kỷ, được thiết kế để lập bản đồ bầu trời bằng 102 màu hồng ngoại — nhiều hơn bất kỳ sứ mệnh nào trước đó.
Các thiết bị hồng ngoại trong không gian rất lý tưởng để xuyên qua bụi và khí để quan sát một số ngôi sao và thiên hà lâu đời nhất trong vũ trụ, nếu không chúng sẽ bị che khuất khỏi tầm nhìn. (Tuy nhiên, con người không thể nhìn thấy màu sắc trong phạm vi hồng ngoại vì ánh sáng hồng ngoại có bước sóng dài hơn so với mắt có thể phát hiện.)
Sử dụng một kỹ thuật gọi là quang phổ, các nhà khoa học có thể phân tách ánh sáng hồng ngoại từ các ngôi sao và thiên hà thành nhiều màu khác nhau, tương tự như cách ánh sáng mặt trời chiếu vào lăng kính tách thành cầu vồng với các màu sắc có thể nhìn thấy được. Quang phổ của một vật thể có thể tiết lộ nhiều đặc điểm hữu ích, bao gồm thành phần, mật độ, nhiệt độ và chuyển động của vật thể đó.
Đài quan sát SPHEREx sẽ sử dụng máy quang phổ để khảo sát bầu trời ba chiều và đo các đặc điểm này ở hàng trăm triệu thiên hà, Jamie Bock, nhà nghiên cứu chính của sứ mệnh SPHEREx và là giáo sư vật lý tại Viện Công nghệ California, cho biết.
Bock cho biết những quan sát này có thể hé lộ câu trả lời về sự hình thành thiên hà và cho phép đài quan sát nghiên cứu nguồn gốc của nước và các vật liệu hữu cơ khác trong thiên hà Milky Way của chúng ta.
Bock cho biết: “Khi phân tách ánh sáng, chúng ta có thể sử dụng điều đó để xác định khoảng cách đến các thiên hà, xây dựng bản đồ ba chiều và chúng ta cũng có thể nhìn thấy dấu vân tay của nước”.
Việc truy tìm nguồn gốc của nước không chỉ giúp các nhà khoa học tìm ra cách sự sống tiến hóa trên Trái đất; công trình này cũng có thể cung cấp manh mối về nơi các thành phần chính của sự sống có thể được tìm thấy ở những nơi khác trong thiên hà của chúng ta.
Bock cho biết: “Đây là một năng lực mới và bất kỳ năng lực mới nào cũng tiềm ẩn khả năng khám phá và gây bất ngờ”.
Trong quá trình lập bản đồ bầu trời, sứ mệnh SPHEREx cũng sẽ giải quyết một trong những bí ẩn dai dẳng nhất của thiên văn học: Điều gì đã xảy ra trong những khoảnh khắc đầu tiên sau Vụ nổ lớn tạo ra vũ trụ cách đây khoảng 13,8 tỷ năm.
Một lý thuyết, được đề xuất vào cuối những năm 1970 và đầu những năm 1980, cho rằng vũ trụ đã trải qua một sự giãn nở đáng kinh ngạc gấp nghìn tỷ lần trong những phần đầu tiên của một giây sau Vụ nổ lớn. Lý thuyết này, được gọi là lạm phát vũ trụ, đã được sử dụng để giải thích hình học phẳng và không có độ cong của vũ trụ, và như một lý do có thể giải thích cách một số cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ — chẳng hạn như các thiên hà và cụm thiên hà — xuất hiện.
Nhưng các nhà thiên văn học từ lâu đã phải vật lộn để ghép lại những gì thúc đẩy lạm phát vũ trụ hoặc tại sao nó xảy ra ngay từ đầu. Nhiệm vụ SPHEREx có thể kiểm tra lý thuyết theo những cách mới, vì việc xác định sự phân bố chính xác của hàng trăm triệu thiên hà sẽ giúp các nhà khoa học tập trung vào vật lý của lạm phát vũ trụ và cách thức sự giãn nở nhanh chóng như vậy có thể xảy ra.
Brock cho biết: “Những gì SPHEREx sẽ làm là kiểm tra một số mô hình lạm phát bằng cách theo dõi hàng trăm triệu thiên hà trên toàn bộ bầu trời theo ba chiều”.
Domagal-Goldman cho biết nghiên cứu của sứ mệnh SPHEREx về các thiên hà, sự lạm phát vũ trụ và nguồn gốc của vũ trụ có thể thúc đẩy sự hiểu biết của nhân loại về vật lý cơ bản.
Ông cho biết: “Chúng ta rất vinh dự khi được sống trong lịch sử lâu dài của loài người trên hành tinh này vào thời điểm mà chúng ta thực sự có thể trả lời những câu hỏi về vũ trụ”.
