Phạm Thanh Bình
Writer
Thiên văn học tiên tiến luôn là sự cân bằng giữa những đột phá đáng kinh ngạc nhất và việc nhận ra rằng những đột phá đó không chỉ đưa ra câu trả lời mà còn đặt ra những câu hỏi - một số câu hỏi cũ và một số câu hỏi mới.
Năm ngoái không đi ngược lại xu hướng. Những khám phá thiên văn học đã được đưa ra rất nhiều, dẫn đến những hiểu biết mới quan trọng. Tuy nhiên, những bí ẩn mới và những thách thức cũ vẫn hiện hữu trong lĩnh vực này. Sẽ chẳng vui vẻ gì nếu chúng ta biết mọi thứ, phải không?
Năm của cực đại mặt trời
Mặt trời rõ ràng là ngôi sao gần nhất của chúng ta, khiến nó trở thành ngôi sao được nghiên cứu nhiều nhất. Vài năm trở lại đây đã mang lại hiểu biết mới về nhiều bí ẩn xung quanh Mặt trời nhờ các sứ mệnh không gian gần đây như Parker Solar Probe của NASA – vừa mới sống sót sau lần đi qua gần nhất của một vật thể do con người tạo ra đến Mặt trời. Ngoài ra còn có Solar Orbiter của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu – phòng thí nghiệm khoa học phức tạp nhất từng được gửi đến ngôi sao của chúng ta – đang ghi lại những góc nhìn chi tiết chưa từng thấy trước đây.
Làm việc cùng với những hiểu biết sâu sắc từ Kính viễn vọng Mặt trời Daniel K. Inouye mới, họ đã bắt đầu giải mã Bí ẩn về sự gia nhiệt vành nhật hoa. Bầu khí quyển của Mặt trời, vành nhật hoa, nóng hơn bề mặt Mặt trời hàng trăm lần. Những quan sát chặt chẽ đã tiết lộ hành vi từ tính phức tạp và sóng từ có thể làm nóng nó.
Bức ảnh thật (bên trái) và hình ảnh minh họa của nghệ sĩ về ngôi sao siêu khổng lồ WOH G64.
“Cho đến gần đây, chúng ta vẫn quan sát Mặt trời từ xa – chúng ta không thể đến gần như vậy – và có một số phép đo quan trọng mà chúng ta cần, đặc biệt là về hoạt động bùng nổ này của Mặt trời, như các đợt bùng phát và các vụ phun trào khối lượng vành nhật hoa. Chúng tôi muốn thực hiện các phép đo này càng gần Mặt trời càng tốt", Tiến sĩ Nour Rawafi , nhà khoa học dự án của Parker Solar Probe, nói.
Có lẽ điều thú vị nhất gần đây là sự khởi đầu của cực đại mặt trời . Đây là đỉnh điểm hoạt động của Mặt trời và như chúng tôi đã khám phá trong một bài viết độc quyền , nhờ Parker, Solar Orbiter và Inouye, chúng tôi chưa bao giờ nghiên cứu nó theo cách này trước đây. Chúng ta đã thấy rất nhiều tác động lên Trái đất, với các cơn bão địa từ thường xuyên - cơn bão mới nhất tạo ra một số màn pháo hoa đêm giao thừa - giống như cơn bão cực mạnh tấn công hành tinh của chúng ta vào tháng 5 gây ra cực quang ở vĩ độ thấp hơn nhiều so với bình thường.
Tiến sĩ David Williams , Nhà khoa học vận hành thiết bị của Solar Orbiter, chia sẻ với IFLScience: “Solar Orbiter không nhằm mục đích quan sát mức hoạt động cực đại của mặt trời như một số nhiệm vụ hoạt động mặt trời cụ thể khác, nhưng nó mang đến một số thông tin độc đáo” .
Tiến sĩ Miho Janvier , nhà vật lý học về mặt trời và không gian tại Cơ quan Vũ trụ Châu Âu , đồng ý rằng: "Tàu vũ trụ này có rất nhiều thiết bị có khả năng quan sát hoạt động tối đa này, cho dù đó là chụp ảnh tia X mạnh hay các hạt di chuyển từ Mặt trời" .
Chi tiết về các vì sao từ một thiên hà khác
Trong khi Mặt trời vẫn là ngôi sao số một của chúng ta, con người có thể nhìn thấy các ngôi sao chi tiết hơn bao giờ hết. Sử dụng Giao thoa kế Kính thiên văn Rất lớn của Đài quan sát Nam Âu, các nhà thiên văn học đã chụp được hình ảnh chi tiết đầu tiên của một ngôi sao trong một thiên hà hoàn toàn khác.
WOH G64 là một siêu sao khổng lồ đỏ trong Đám mây Magellan Lớn , một trong những thiên hà vệ tinh của Ngân Hà. Nó cách xa 160.000 năm ánh sáng – một khoảng cách đáng kinh ngạc! May mắn thay, mục tiêu này được hỗ trợ bởi kích thước khổng lồ: lớn hơn Mặt trời màu vàng nhỏ bé của chúng ta 2.000 lần. Kiểu quan sát này chưa từng được thực hiện trước đây.
Cặp sao này cũng có thể là tiền thân của các vật thể G , một lớp vật thể đặc biệt xung quanh các lỗ đen siêu lớn có hành vi hơi giống đám mây khí và hơi giống các ngôi sao. Cặp sao này chắc chắn sẽ va chạm trong khoảng một triệu năm nữa và vụ va chạm có thể tạo ra vật thể lai này.
Vị trí của Sagittarius A* và vị trí của hệ thống mới.
Nhiều thiên hà phá kỷ lục hơn
Sau ba năm kể từ khi phóng, JWST tiếp tục nhìn xa hơn và rõ nét hơn bao giờ hết. Không có gì ngạc nhiên khi năm nay chứng kiến kỷ lục về thiên hà xa nhất được biết đến lại bị phá vỡ một lần nữa.
Người giữ danh hiệu hiện tại là JADES-GS-z14-0 . Ánh sáng của nó đến với chúng ta từ khi vũ trụ chỉ mới 300 triệu năm tuổi. Nó đang hình thành các ngôi sao với tốc độ ấn tượng, khiến nó khá sáng. Điều này hữu ích trong việc phát hiện vật thể này nhưng nó cho chúng ta biết rằng chúng ta có thể nhìn thấy các thiên hà xa hơn nữa. Kỷ lục này sẽ không kéo dài.
Người giữ danh hiệu hiện tại là thiên hà xa nhất được phát hiện.
Brant Robertson, giáo sư thiên văn học và vật lý thiên văn tại Đại học California-Santa Cruz, đồng thời là tác giả chính của một trong ba bài báo về sự tiến hóa của các thiên hà này, cho biết : "Chúng ta có thể phát hiện ra thiên hà này ngay cả khi nó mờ hơn 10 lần, điều đó có nghĩa là chúng ta có thể thấy những ví dụ khác sớm hơn trong Vũ trụ - có thể là trong 200 triệu năm đầu tiên". "Vũ trụ sơ khai còn nhiều điều để khám phá hơn nữa".
Có nhiều quan sát từ JWST đã thách thức sự hiểu biết của chúng ta về cách các thiên hà phát triển và tiến hóa trong vũ trụ sơ khai. Chỉ cần thêm một điều nữa, một thiên hà trông giống như Ngân Hà và có kích thước gần bằng đã được phát hiện chỉ 1,2 tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Chúng tôi không nghĩ rằng nó có thể mất quá ít thời gian để phát triển lớn và có tổ chức như vậy.
Mô hình vũ trụ của chúng ta vẫn còn bị phá vỡ
Đây cũng là một năm đầy kịch tính trong vũ trụ học, thậm chí còn hơn bình thường. Trong vài năm trở lại đây, các nhà khoa học nghiên cứu vũ trụ nói chung đã phải đối mặt với một vấn đề lớn. Các phương pháp độc lập đo tốc độ giãn nở của vũ trụ không thống nhất về giá trị của nó. Điều này được gọi là Sức căng Hubble .
Các phép đo liên quan đến nền vi sóng vũ trụ đưa ra một con số nhất định với một mức độ không chắc chắn nhất định, trong khi các phép đo sử dụng khoảng cách đến các vật thể và tốc độ chúng di chuyển ra xa chúng ta đưa ra một mức độ không chắc chắn khác. Các mức độ không chắc chắn không chồng chéo lên nhau.
Vào tháng 4, tại một hội nghị, một nhóm do Giáo sư Wendy Freedman đứng đầu đã thông báo rằng các quan sát từ JWST thực sự cho thấy một giá trị ở giữa , cho thấy rằng có thể lỗi nằm ở sự không chắc chắn, mặc dù nhóm nghiên cứu tuyên bố rằng cần có nhiều dữ liệu hơn.
"Với những bất định vốn có, giá trị của hằng số Hubble phù hợp với giá trị thu được từ nền vi sóng vũ trụ. Nhưng nó không thể loại trừ vật lý mới. Công trình này làm rõ rằng cần có nhiều dữ liệu hơn trước khi cần bổ sung vào mô hình vũ trụ học chuẩn", Giáo sư Freedman nói với IFLScience.
Và nhiều dữ liệu hơn đã xuất hiện. Những quan sát tiếp theo từ JWST đã thách thức những phát hiện của Freedman, khẳng định lại sự căng thẳng.
Giáo sư Adam Riess, người đoạt giải Nobel tại Đại học John Hopkins, phát biểu với IFLScience rằng: "Các phép đo [JWST] đưa ra kết quả tương tự như kính viễn vọng Hubble đối với cùng các vật thể, do đó, nó củng cố thêm lập luận về sự căng thẳng vì nó loại trừ khả năng sự căng thẳng là do lỗi trong các phép đo của kính viễn vọng Hubble" .
Bí ẩn vẫn tiếp tục. Chúng ta có đang đánh giá thấp sự không chắc chắn của các phép đo hay có điều gì đó không ổn với cách chúng ta nghĩ về vũ trụ hoạt động? Lỗi là ở các vì sao hay ở chính chúng ta? Câu chuyện vẫn tiếp tục, và hy vọng rằng năm sau chúng ta sẽ sáng tỏ hơn.
Năm ngoái không đi ngược lại xu hướng. Những khám phá thiên văn học đã được đưa ra rất nhiều, dẫn đến những hiểu biết mới quan trọng. Tuy nhiên, những bí ẩn mới và những thách thức cũ vẫn hiện hữu trong lĩnh vực này. Sẽ chẳng vui vẻ gì nếu chúng ta biết mọi thứ, phải không?
Năm của cực đại mặt trời
Mặt trời rõ ràng là ngôi sao gần nhất của chúng ta, khiến nó trở thành ngôi sao được nghiên cứu nhiều nhất. Vài năm trở lại đây đã mang lại hiểu biết mới về nhiều bí ẩn xung quanh Mặt trời nhờ các sứ mệnh không gian gần đây như Parker Solar Probe của NASA – vừa mới sống sót sau lần đi qua gần nhất của một vật thể do con người tạo ra đến Mặt trời. Ngoài ra còn có Solar Orbiter của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu – phòng thí nghiệm khoa học phức tạp nhất từng được gửi đến ngôi sao của chúng ta – đang ghi lại những góc nhìn chi tiết chưa từng thấy trước đây.
Làm việc cùng với những hiểu biết sâu sắc từ Kính viễn vọng Mặt trời Daniel K. Inouye mới, họ đã bắt đầu giải mã Bí ẩn về sự gia nhiệt vành nhật hoa. Bầu khí quyển của Mặt trời, vành nhật hoa, nóng hơn bề mặt Mặt trời hàng trăm lần. Những quan sát chặt chẽ đã tiết lộ hành vi từ tính phức tạp và sóng từ có thể làm nóng nó.
Bức ảnh thật (bên trái) và hình ảnh minh họa của nghệ sĩ về ngôi sao siêu khổng lồ WOH G64.
“Cho đến gần đây, chúng ta vẫn quan sát Mặt trời từ xa – chúng ta không thể đến gần như vậy – và có một số phép đo quan trọng mà chúng ta cần, đặc biệt là về hoạt động bùng nổ này của Mặt trời, như các đợt bùng phát và các vụ phun trào khối lượng vành nhật hoa. Chúng tôi muốn thực hiện các phép đo này càng gần Mặt trời càng tốt", Tiến sĩ Nour Rawafi , nhà khoa học dự án của Parker Solar Probe, nói.
Có lẽ điều thú vị nhất gần đây là sự khởi đầu của cực đại mặt trời . Đây là đỉnh điểm hoạt động của Mặt trời và như chúng tôi đã khám phá trong một bài viết độc quyền , nhờ Parker, Solar Orbiter và Inouye, chúng tôi chưa bao giờ nghiên cứu nó theo cách này trước đây. Chúng ta đã thấy rất nhiều tác động lên Trái đất, với các cơn bão địa từ thường xuyên - cơn bão mới nhất tạo ra một số màn pháo hoa đêm giao thừa - giống như cơn bão cực mạnh tấn công hành tinh của chúng ta vào tháng 5 gây ra cực quang ở vĩ độ thấp hơn nhiều so với bình thường.
Tiến sĩ David Williams , Nhà khoa học vận hành thiết bị của Solar Orbiter, chia sẻ với IFLScience: “Solar Orbiter không nhằm mục đích quan sát mức hoạt động cực đại của mặt trời như một số nhiệm vụ hoạt động mặt trời cụ thể khác, nhưng nó mang đến một số thông tin độc đáo” .
Tiến sĩ Miho Janvier , nhà vật lý học về mặt trời và không gian tại Cơ quan Vũ trụ Châu Âu , đồng ý rằng: "Tàu vũ trụ này có rất nhiều thiết bị có khả năng quan sát hoạt động tối đa này, cho dù đó là chụp ảnh tia X mạnh hay các hạt di chuyển từ Mặt trời" .
Chi tiết về các vì sao từ một thiên hà khác
Trong khi Mặt trời vẫn là ngôi sao số một của chúng ta, con người có thể nhìn thấy các ngôi sao chi tiết hơn bao giờ hết. Sử dụng Giao thoa kế Kính thiên văn Rất lớn của Đài quan sát Nam Âu, các nhà thiên văn học đã chụp được hình ảnh chi tiết đầu tiên của một ngôi sao trong một thiên hà hoàn toàn khác.
WOH G64 là một siêu sao khổng lồ đỏ trong Đám mây Magellan Lớn , một trong những thiên hà vệ tinh của Ngân Hà. Nó cách xa 160.000 năm ánh sáng – một khoảng cách đáng kinh ngạc! May mắn thay, mục tiêu này được hỗ trợ bởi kích thước khổng lồ: lớn hơn Mặt trời màu vàng nhỏ bé của chúng ta 2.000 lần. Kiểu quan sát này chưa từng được thực hiện trước đây.
Cặp sao này cũng có thể là tiền thân của các vật thể G , một lớp vật thể đặc biệt xung quanh các lỗ đen siêu lớn có hành vi hơi giống đám mây khí và hơi giống các ngôi sao. Cặp sao này chắc chắn sẽ va chạm trong khoảng một triệu năm nữa và vụ va chạm có thể tạo ra vật thể lai này.
Vị trí của Sagittarius A* và vị trí của hệ thống mới.
Nhiều thiên hà phá kỷ lục hơn
Sau ba năm kể từ khi phóng, JWST tiếp tục nhìn xa hơn và rõ nét hơn bao giờ hết. Không có gì ngạc nhiên khi năm nay chứng kiến kỷ lục về thiên hà xa nhất được biết đến lại bị phá vỡ một lần nữa.
Người giữ danh hiệu hiện tại là JADES-GS-z14-0 . Ánh sáng của nó đến với chúng ta từ khi vũ trụ chỉ mới 300 triệu năm tuổi. Nó đang hình thành các ngôi sao với tốc độ ấn tượng, khiến nó khá sáng. Điều này hữu ích trong việc phát hiện vật thể này nhưng nó cho chúng ta biết rằng chúng ta có thể nhìn thấy các thiên hà xa hơn nữa. Kỷ lục này sẽ không kéo dài.
Người giữ danh hiệu hiện tại là thiên hà xa nhất được phát hiện.
Brant Robertson, giáo sư thiên văn học và vật lý thiên văn tại Đại học California-Santa Cruz, đồng thời là tác giả chính của một trong ba bài báo về sự tiến hóa của các thiên hà này, cho biết : "Chúng ta có thể phát hiện ra thiên hà này ngay cả khi nó mờ hơn 10 lần, điều đó có nghĩa là chúng ta có thể thấy những ví dụ khác sớm hơn trong Vũ trụ - có thể là trong 200 triệu năm đầu tiên". "Vũ trụ sơ khai còn nhiều điều để khám phá hơn nữa".
Có nhiều quan sát từ JWST đã thách thức sự hiểu biết của chúng ta về cách các thiên hà phát triển và tiến hóa trong vũ trụ sơ khai. Chỉ cần thêm một điều nữa, một thiên hà trông giống như Ngân Hà và có kích thước gần bằng đã được phát hiện chỉ 1,2 tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Chúng tôi không nghĩ rằng nó có thể mất quá ít thời gian để phát triển lớn và có tổ chức như vậy.
Mô hình vũ trụ của chúng ta vẫn còn bị phá vỡ
Đây cũng là một năm đầy kịch tính trong vũ trụ học, thậm chí còn hơn bình thường. Trong vài năm trở lại đây, các nhà khoa học nghiên cứu vũ trụ nói chung đã phải đối mặt với một vấn đề lớn. Các phương pháp độc lập đo tốc độ giãn nở của vũ trụ không thống nhất về giá trị của nó. Điều này được gọi là Sức căng Hubble .
Các phép đo liên quan đến nền vi sóng vũ trụ đưa ra một con số nhất định với một mức độ không chắc chắn nhất định, trong khi các phép đo sử dụng khoảng cách đến các vật thể và tốc độ chúng di chuyển ra xa chúng ta đưa ra một mức độ không chắc chắn khác. Các mức độ không chắc chắn không chồng chéo lên nhau.
Vào tháng 4, tại một hội nghị, một nhóm do Giáo sư Wendy Freedman đứng đầu đã thông báo rằng các quan sát từ JWST thực sự cho thấy một giá trị ở giữa , cho thấy rằng có thể lỗi nằm ở sự không chắc chắn, mặc dù nhóm nghiên cứu tuyên bố rằng cần có nhiều dữ liệu hơn.
"Với những bất định vốn có, giá trị của hằng số Hubble phù hợp với giá trị thu được từ nền vi sóng vũ trụ. Nhưng nó không thể loại trừ vật lý mới. Công trình này làm rõ rằng cần có nhiều dữ liệu hơn trước khi cần bổ sung vào mô hình vũ trụ học chuẩn", Giáo sư Freedman nói với IFLScience.
Và nhiều dữ liệu hơn đã xuất hiện. Những quan sát tiếp theo từ JWST đã thách thức những phát hiện của Freedman, khẳng định lại sự căng thẳng.
Giáo sư Adam Riess, người đoạt giải Nobel tại Đại học John Hopkins, phát biểu với IFLScience rằng: "Các phép đo [JWST] đưa ra kết quả tương tự như kính viễn vọng Hubble đối với cùng các vật thể, do đó, nó củng cố thêm lập luận về sự căng thẳng vì nó loại trừ khả năng sự căng thẳng là do lỗi trong các phép đo của kính viễn vọng Hubble" .
Bí ẩn vẫn tiếp tục. Chúng ta có đang đánh giá thấp sự không chắc chắn của các phép đo hay có điều gì đó không ổn với cách chúng ta nghĩ về vũ trụ hoạt động? Lỗi là ở các vì sao hay ở chính chúng ta? Câu chuyện vẫn tiếp tục, và hy vọng rằng năm sau chúng ta sẽ sáng tỏ hơn.
