Trong 35 năm qua, Kính viễn vọng Không gian Hubble đã đóng vai trò là con mắt không biết mệt mỏi của nhân loại trên bầu trời, ghi lại những góc nhìn ngoạn mục về vũ trụ và làm thay đổi nhận thức của chúng ta về vũ trụ.
Đài quan sát có kích thước bằng xe buýt trường học này được phóng vào ngày 24 tháng 4 năm 1990 và đã vượt qua những thất bại ban đầu để trở thành một trong những công cụ khoa học hiệu quả nhất trong lịch sử. Từ điểm quan sát cách Trái Đất 320 dặm (515 km), kính viễn vọng này đã gửi về hơn 1,6 triệu quan sát, đóng góp vào hơn 21.000 bài báo khoa học.
Di sản của Kính viễn vọng Hubble không chỉ nằm ở hình ảnh mang tính biểu tượng mà còn ở mức độ khoa học thường thấy của chúng, cung cấp cho các nhà thiên văn học dữ liệu để đo tuổi và tốc độ giãn nở của vũ trụ, chứng kiến sự ra đời và kết thúc của các ngôi sao, khám phá cấu trúc tinh tế của các thiên hà xa xôi và nhiều hơn thế nữa.
"Mọi sách giáo khoa thiên văn học hiện đại đều bao gồm những đóng góp của Hubble," một Bài đăng trên blog của NASA có nội dung như sau. Tuổi thọ của kính thiên văn là minh chứng cho sự khéo léo của các nhà thiết kế và sự tận tụy của các nhóm và phi hành gia đã bảo dưỡng và nâng cấp kính trong nhiều năm qua.
Để kỷ niệm 35 năm ngày thành lập Hubble, Space.com sẽ xem lại một số hình ảnh có ý nghĩa khoa học nhất — và đầy cảm hứng — về vũ trụ được chụp qua ống kính của kính.
Liên quan: Kính thiên văn vũ trụ Hubble: Hình ảnh, sự kiện & lịch sử
Vào tháng 9 năm 1990, năm tháng sau khi phóng, Hubble đã chụp được một ví dụ nổi bật về thấu kính hấp dẫn: Ánh sáng từ một sao chuẩn tinh xa xôi, Q2237+0305 — cách xa khoảng 8 tỷ năm ánh sáng — bị bẻ cong và được phóng đại bởi lực hấp dẫn của một thiên hà gần hơn nhiều, ZW 2237+030, cách Trái đất khoảng 400 triệu năm ánh sáng.
Hiệu ứng này tạo ra bốn hình ảnh riêng biệt của cùng một quasar theo mô hình giống chữ thập xung quanh thiên hà trung tâm, thường được gọi là Chữ thập Einstein. Hiện tượng này xảy ra khi lực hấp dẫn của một vật thể lớn, chẳng hạn như thiên hà hoặc cụm thiên hà, bẻ cong và khuếch đại ánh sáng của các vật thể nằm phía sau nó. Các thấu kính vũ trụ này hoạt động như kính thiên văn tự nhiên, phóng đại ánh sáng từ các vật thể ở xa mà nếu không sẽ quá mờ để nghiên cứu chi tiết.
Trong trường hợp của quasar Q2237+0305, trường hấp dẫn phức tạp của thiên hà thấu kính xen kẽ khiến ánh sáng của quasar di chuyển theo nhiều đường, dẫn đến hiện tượng nhiều hình ảnh được thuyết tương đối rộng của Einstein dự đoán. Vào thời điểm đó, các kính thiên văn trên mặt đất gặp khó khăn trong việc phân giải các chi tiết tinh tế như vậy, nhưng tầm nhìn sắc nét của Hubble đã tiết lộ rõ ràng bốn hình ảnh quasar riêng biệt, cho thấy sức mạnh của nó trong việc quan sát các vật thể mờ và xa ở độ phân giải cao.
Ngoài tác động trực quan, Einstein Cross cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu sự phân bố khối lượng — bao gồm vật chất tối — trong thiên hà thấu kính. Vì vật chất tối không phát ra ánh sáng, nên sự hiện diện và phân bố của nó chỉ có thể được suy ra bằng cách nó ảnh hưởng đến sự bẻ cong ánh sáng. Bằng cách phân tích hình dạng và độ sáng của các hình ảnh thấu kính, các nhà thiên văn học có thể bắt đầu lập bản đồ cả vật chất tối và vật chất hữu hình trong thiên hà tiền cảnh, thúc đẩy sự hiểu biết của chúng ta về cấu trúc thiên hà và các đặc tính quy mô lớn của vũ trụ.
Vào tháng 5 năm 1994, kính viễn vọng Hubble đã đo được vận tốc của một xoáy khí nóng quay quanh một hố đen nghi ngờ ở trung tâm thiên hà M87, nằm cách xa khoảng 50 triệu năm ánh sáng trong chòm sao Xử Nữ.
Các nhà thiên văn học quan sát thấy khí nóng, ion hóa đang quay quanh một vật thể nhỏ gọn ở trung tâm thiên hà với tốc độ khoảng 1,2 triệu dặm/giờ (1,9 triệu km/giờ). Họ tính toán khối lượng của vật thể vô hình này gấp khoảng hai đến ba tỷ lần mặt trời — quá lớn để có thể giải thích bằng bất kỳ thứ gì khác ngoài hố đen siêu lớn.
Quan sát này cung cấp bằng chứng kết luận đầu tiên về sự tồn tại của quái vật vũ trụ ở lõi của một thiên hà. Mặc dù khái niệm về hố đen đã tồn tại trong nhiều thập kỷ, các phép đo chính xác của Hubble đã đưa ra bằng chứng quan sát thuyết phục đưa hố đen từ các dự đoán lý thuyết thành hiện thực.
Liên quan: Hố đen: Mọi thứ bạn cần biết
Trong 10 ngày liên tiếp vào tháng 12 năm 1995, các nhà thiên văn học đã hướng Kính viễn vọng Hubble vào một mảng trời dường như cằn cỗi, một khu vực không lớn hơn đầu kim khi giơ cách xa một cánh tay. Hình ảnh Hubble Deep Field thu được đã tiết lộ khoảng 3.000 thiên hà xa xôi, mang đến cho nhân loại cái nhìn sâu sắc đầu tiên về sự bao la thực sự của vũ trụ và hé lộ một vũ trụ tràn ngập các thiên hà, ngay cả ở những khoảng cách cực xa.
Ban đầu, sự hoài nghi bao trùm khả năng vượt trội hơn các kính thiên văn mặt đất của Hubble trong việc quan sát các thiên hà xa xôi, với một số chuyên gia dự đoán những khám phá mới còn hạn chế. Tuy nhiên, "vườn thú vũ trụ" được ám chỉ trong những hình ảnh đầu tiên của Hubble đã truyền cảm hứng cho Robert Williams, khi đó là giám đốc Viện khoa học kính viễn vọng không gian, dành thời gian quan sát tùy ý của mình vào năm 1994 để nhắm mục tiêu vào một vùng tối và trống rỗng trong Ursa Major.
Trường sâu Hubble đã tiết lộ các thiên hà ở các giai đoạn tiến hóa sớm hơn dần dần khi chúng xuất hiện ở xa hơn trong hình ảnh, cho phép các nhà thiên văn học bắt đầu nghiên cứu cách các thiên hà sơ sinh nhỏ, không đều biến đổi thành các hình xoắn ốc và hình elip lớn được quan sát thấy ngày nay.
Dựa trên cột mốc này, các nhà thiên văn học đã tìm kiếm một góc nhìn sâu tương tự về bầu trời phía nam, dẫn đến Trường sâu Hubble phía Nam vào năm 1998. Nỗ lực này, một quan sát kéo dài 10 ngày hướng đến chòm sao Tucana, đã tiết lộ hàng nghìn thiên hà xa xôi hơn, xác nhận tính đồng nhất của vũ trụ trên quy mô lớn.
Sau đó, Trường siêu sâu Hubble được biên soạn từ gần một triệu giây thời gian phơi sáng giữa năm 2003 và 2004 trong chòm sao Fornax, chụp khoảng 10.000 thiên hà, tiết lộ một số thiên hà hình thành sớm nhất trong vũ trụ, chỉ vài trăm triệu năm sau Vụ nổ lớn.
Bức ảnh "Những trụ cột sáng tạo" mang tính biểu tượng của Hubble chụp lại những cột khí và bụi liên sao cao chót vót bên trong Tinh vân Đại bàng (M16), trải dài từ 4 đến 5 năm ánh sáng và nằm cách Trái đất khoảng 7.000 năm ánh sáng trong chòm sao Serpens.
Những cột khí và bụi mỏng manh được chiếu sáng bởi bức xạ cực tím mạnh từ các ngôi sao trẻ, khổng lồ gần đó. Những cấu trúc hùng vĩ này — giống như các khối đá khổng lồ — là các vườn ươm sao, nơi các ngôi sao mới đang tích cực hình thành bên trong các nút khí dày đặc.
Bức ảnh gốc này, cùng với một số quan sát tiếp theo, cung cấp các bức ảnh chụp chi tiết về quá trình hình thành sao đang diễn ra, cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu cách gió sao và bức xạ từ các ngôi sao mới sinh tạo nên các trụ này, ảnh hưởng đến sự ra đời — và sự kìm hãm — của các ngôi sao trong tương lai. Bằng cách phân tích màu sắc và cấu trúc bên trong kén bụi, các nhà khoa học suy ra thành phần, mật độ và nhiệt độ của khí và bụi — những hiểu biết quan trọng về các điều kiện cần thiết để các ngôi sao bùng cháy.
Đầu năm 2002, một ngôi sao có tên V838 Monocerotis, nằm cách Trái Đất khoảng 20.000 năm ánh sáng trong chòm sao Monoceros, đột nhiên sáng gấp 600.000 lần độ sáng của Mặt Trời — sáng hơn mọi ngôi sao khác trong Dải Ngân Hà. Hubble đã chụp được sự kiện ấn tượng này trong một loạt hình ảnh tuyệt đẹp, cho thấy các mẫu bụi phức tạp khi một tia sáng từ vụ bùng nổ lan ra bên ngoài và phản chiếu từ các đám mây bụi xung quanh — một hiện tượng được gọi là tiếng vọng ánh sáng.
Được thu thập từ tháng 5 năm 2002 đến tháng 10 năm 2004, các quan sát về ngôi sao của Hubble đã cho phép các nhà thiên văn học đo trực tiếp khoảng cách của ngôi sao, lập bản đồ cấu trúc của bụi xung quanh ngôi sao và nghiên cứu bản chất bất thường của vụ phun trào sao.
Theo thời gian, hình ảnh tiếng vọng ánh sáng lặp đi lặp lại của Hubble đã tiết lộ một màn hình liên tục thay đổi khi mỗi lần quan sát lại chụp được ánh sáng phản chiếu từ các lớp bụi ngày càng xa hơn. Khi luồng sáng ban đầu từ vụ nổ di chuyển ra ngoài, nó chiếu sáng các "lát cắt" khác nhau của đám mây bụi xung quanh tại các thời điểm khác nhau, tạo ra một mô hình động, phát triển trong các hình ảnh của Hubble và tiết lộ cấu trúc ba chiều của các lớp bụi xung quanh ngôi sao.
Những quan sát của Hubble về sao Diêm Vương bắt đầu từ năm 1996 đã tiết lộ rằng hành tinh lùn này không chỉ là một khối băng đồng nhất mà còn sở hữu một bề mặt phức tạp và đa dạng đáng ngạc nhiên với các vùng sáng và tối riêng biệt.
"Nếu không có những hình ảnh ban đầu của Hubble tiết lộ các dấu hiệu bề mặt của sao Diêm Vương thú vị như thế nào, thì có thể sẽ không bao giờ có sứ mệnh khám phá hành tinh lùn hấp dẫn này", Alan Stern, nhà nghiên cứu chính của sứ mệnh New Horizons của NASA, cho biết trong một cơ quan tuyên bố.
Dữ liệu này cung cấp kiến thức trước khi đến về bề mặt sao Diêm Vương và hệ thống vệ tinh của nó cho New Horizons, tàu bay ngang qua hệ thống sao Diêm Vương vào tháng 7 năm 2015. Trong những năm dẫn đến vụ phóng New Horizons năm 2006 và trong suốt hành trình dài của mình, Hubble đã cung cấp những hình ảnh chi tiết nhất về bề mặt sao Diêm Vương từng được chụp từ Trái đất quỹ đạo.
Quan trọng không kém, Hubble đã phát hiện ra bốn vệ tinh nhỏ của sao Diêm Vương — Nix, Hydra, Kerberos và Styx — giúp các nhà lập kế hoạch sứ mệnh vạch ra lộ trình an toàn cho New Horizons, đảm bảo tàu vũ trụ tránh được mọi va chạm tiềm ẩn với các vật thể mới được xác định này.
Cuối cùng, vào năm 2014, khi nhóm New Horizons khám phá khả năng thực hiện một nhiệm vụ mở rộng vào Vành đai Kuiper sau chuyến bay ngang qua Sao Diêm Vương, họ đã chuyển sang các khả năng mạnh mẽ của Hubble để xác định mục tiêu tiếp theo của họ bằng cách khảo sát các vật thể mờ, xa trong hệ mặt trời bên ngoài.
Kính viễn vọng đã xác định được ba mục tiêu tiềm năng trong Vành đai Kuiper cách quỹ đạo của Sao Diêm Vương khoảng một tỷ dặm, một trong số đó các nhà khoa học đã chọn — 2014 MU69, có biệt danh ngắn gọn là Ultima Thule — làm điểm đến tiếp theo cho chuyến bay ngang qua của New Horizons vào tháng 1 năm 2019. Sau đó, NASA chính thức đổi tên tảng đá vũ trụ thành Arrokoth, cho đến nay vẫn là vật thể xa nhất từng được khám phá — một vật thể có khả năng có vị ngọt và xà phòng.
Liên quan: New Horizons: Khám phá Sao Diêm Vương và xa hơn nữa
Năm 2010, Kính viễn vọng không gian Hubble đã chụp được những hình ảnh trực tiếp đầu tiên về một vụ va chạm tiểu hành tinh bị nghi ngờ ở vành đai tiểu hành tinh giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, hé lộ một vật thể hình chữ X kỳ lạ dẫn theo một vệt mảnh vỡ giống như sao chổi.
Các nhà thiên văn học đã theo dõi vật thể này, được đặt tên là P/2010 A2, trong năm tháng bắt đầu từ tháng 1 năm 2010, ban đầu họ tin rằng họ đang chứng kiến một vụ va chạm gần đây. Tuy nhiên, các phân tích sâu hơn chỉ ra rằng vụ va chạm có khả năng xảy ra vào đầu năm 2009 trong vành đai tiểu hành tinh. Tuy nhiên, vì những lý do chưa được hiểu đầy đủ, trường mảnh vỡ đang mở rộng một cách đáng ngạc nhiên chậm, hoàn toàn trái ngược với tốc độ đáng kinh ngạc mà các nhà thiên văn học mong đợi từ một sự kiện dữ dội như vậy.
Cấu trúc hình chữ X ở đầu đuôi, một đặc điểm chưa từng thấy trước đây từ một vụ va chạm tiểu hành tinh, cho thấy rằng vụ va chạm giữa hai tiểu hành tinh có kích thước khiêm tốn trước đây chưa từng biết đến không hoàn toàn đối xứng. Bản thân hình chữ X có thể đóng vai trò trong việc các hạt phân tán rất chậm, theo tuyên bố của NASA.
"Một lần nữa, Hubble đã tiết lộ những hiện tượng bất ngờ xảy ra ở sân sau thiên thể của chúng ta", Eric Smith, nhà khoa học của Chương trình Hubble tại Trụ sở NASA ở Washington, cho biết trong tuyên bố khác. "Mặc dù các quan sát sâu sắc của Hubble về vũ trụ hay những hình ảnh tuyệt đẹp về các tinh vân phát sáng trong thiên hà của chúng ta thường được đưa tin, nhưng những quan sát như thế này về các vật thể trong hệ mặt trời của chúng ta nhắc nhở chúng ta rằng chúng ta vẫn còn phải thực hiện nhiều cuộc thám hiểm tại địa phương."
Vào tháng 9 năm 2013, kính viễn vọng Hubble đã phát hiện ra những chiếc đuôi giống sao chổi chưa từng thấy trước đây phát ra từ một tảng đá vũ trụ ở vành đai tiểu hành tinh chính.
Tiểu hành tinh này, được gọi là P/2013 P5, có sáu đuôi bụi riêng biệt và diện mạo của nó đã thay đổi đáng kể trong vòng hai tuần, giống như một vòi phun nước trên bãi cỏ vũ trụ. "Thật khó tin là chúng ta đang nhìn thấy một tiểu hành tinh", David Jewitt thuộc Đại học California tại Los Angeles cho biết trong tuyên bố của NASA. "Với chúng tôi, đây chỉ là một vật thể đáng kinh ngạc, và chắc chắn là vật thể đầu tiên trong số nhiều vật thể khác sẽ xuất hiện."
lời giải thích hàng đầu là bản thân tiểu hành tinh là một mảnh của một tảng đá vũ trụ lớn hơn đã vỡ ra trong một vụ va chạm cách đây khoảng 200 triệu năm. Sự quay nhanh của P/2013 P5, có thể được tăng tốc bởi ánh sáng mặt trời, khiến bụi bị đẩy ra khỏi bề mặt của nó, tạo thành nhiều đuôi khi bụi bị đẩy bởi áp suất mặt trời.
Khi tàu vũ trụ Thử nghiệm chuyển hướng tiểu hành tinh kép (DART) của NASA cố tình va chạm với tiểu hành tinh Dimorphos vào tháng 9 năm 2022, kính viễn vọng Hubble đã theo dõi.
Trong nhiều ngày, Hubble đã chụp được một loạt hình ảnh ấn tượng ghi lại hậu quả ngay lập tức và đám mây mảnh vỡ đang phát triển bởi cú va chạm 13.000 dặm/giờ (21.000 km/giờ) của DART. Đáng chú ý, đài quan sát thậm chí còn ghi lại cảnh đuôi tiểu hành tinh tách làm đôi. Một đoạn phim tua nhanh thời gian về sự kiện này cho thấy hàng tấn bụi và đá đã bị thổi bay vào không gian, tạo thành một hình nón phóng xạ ấn tượng.
Những quan sát chi tiết này đang giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về vật lý của các vụ va chạm tiểu hành tinh, hành vi và sự lan truyền của vật liệu bị đẩy ra và hiệu quả tổng thể của tác động động học như một phương pháp phòng thủ hành tinh.
Các bài viết liên quan:
— Kính viễn vọng không gian Hubble: Hình ảnh, sự kiện & lịch sử
— Một tỷ phú muốn cứu Kính viễn vọng Hubble — đây là lý do tại sao NASA đã lịch sự từ chối
— Những bức ảnh đẹp nhất mọi thời đại của Kính viễn vọng Không gian Hubble
Đầu năm 2025, các nhà thiên văn học công bố rằng họ đã hoàn thành nỗ lực kéo dài một thập kỷ để tạo ra hình ảnh toàn cảnh chi tiết nhất về thiên hà láng giềng của chúng ta, Andromeda. Được xây dựng từ hình ảnh của Kính viễn vọng Không gian Hubble, bức chân dung đầy đủ cung cấp góc nhìn chưa từng có có thể thay đổi hiểu biết của chúng ta về cách thiên hà xoắn ốc hình thành và tiến hóa.
Phiên bản trước đó, được phát hành vào năm 2015, tập trung vào nửa phía bắc của thiên hà Andromeda, chụp 100 triệu ngôi sao trong bức tranh ghép 1,5 tỷ pixel. Bức ảnh toàn cảnh mới hoàn thành dựa trên bức ảnh đó, thêm 100 triệu ngôi sao nữa từ nửa phía nam của thiên hà.
"Giống như chụp ảnh bãi biển và phân tích từng hạt cát riêng lẻ", Zhuo Chen của Đại học Washington cho biết trong một cuộc họp báo. "Đây là lần đầu tiên chúng ta có thể nhìn thấy những cấu trúc chi tiết như vậy đối với một thiên hà bên ngoài".
Ngoài vẻ đẹp tuyệt vời, bức ảnh toàn cảnh Andromeda mới là một công cụ khoa học mạnh mẽ sẽ giúp các nhà thiên văn học giải mã quá khứ đầy biến động của thiên hà và thử nghiệm các mô hình tiến hóa của thiên hà — đặc biệt là sự hợp nhất của nó với các thiên hà vệ tinh nhỏ hơn.
Đài quan sát có kích thước bằng xe buýt trường học này được phóng vào ngày 24 tháng 4 năm 1990 và đã vượt qua những thất bại ban đầu để trở thành một trong những công cụ khoa học hiệu quả nhất trong lịch sử. Từ điểm quan sát cách Trái Đất 320 dặm (515 km), kính viễn vọng này đã gửi về hơn 1,6 triệu quan sát, đóng góp vào hơn 21.000 bài báo khoa học.
Di sản của Kính viễn vọng Hubble không chỉ nằm ở hình ảnh mang tính biểu tượng mà còn ở mức độ khoa học thường thấy của chúng, cung cấp cho các nhà thiên văn học dữ liệu để đo tuổi và tốc độ giãn nở của vũ trụ, chứng kiến sự ra đời và kết thúc của các ngôi sao, khám phá cấu trúc tinh tế của các thiên hà xa xôi và nhiều hơn thế nữa.
"Mọi sách giáo khoa thiên văn học hiện đại đều bao gồm những đóng góp của Hubble," một Bài đăng trên blog của NASA có nội dung như sau. Tuổi thọ của kính thiên văn là minh chứng cho sự khéo léo của các nhà thiết kế và sự tận tụy của các nhóm và phi hành gia đã bảo dưỡng và nâng cấp kính trong nhiều năm qua.
Để kỷ niệm 35 năm ngày thành lập Hubble, Space.com sẽ xem lại một số hình ảnh có ý nghĩa khoa học nhất — và đầy cảm hứng — về vũ trụ được chụp qua ống kính của kính.
Liên quan: Kính thiên văn vũ trụ Hubble: Hình ảnh, sự kiện & lịch sử
1. Ảo ảnh vũ trụ xác nhận thuyết tương đối rộng (1990)
Vào tháng 9 năm 1990, năm tháng sau khi phóng, Hubble đã chụp được một ví dụ nổi bật về thấu kính hấp dẫn: Ánh sáng từ một sao chuẩn tinh xa xôi, Q2237+0305 — cách xa khoảng 8 tỷ năm ánh sáng — bị bẻ cong và được phóng đại bởi lực hấp dẫn của một thiên hà gần hơn nhiều, ZW 2237+030, cách Trái đất khoảng 400 triệu năm ánh sáng.
Hiệu ứng này tạo ra bốn hình ảnh riêng biệt của cùng một quasar theo mô hình giống chữ thập xung quanh thiên hà trung tâm, thường được gọi là Chữ thập Einstein. Hiện tượng này xảy ra khi lực hấp dẫn của một vật thể lớn, chẳng hạn như thiên hà hoặc cụm thiên hà, bẻ cong và khuếch đại ánh sáng của các vật thể nằm phía sau nó. Các thấu kính vũ trụ này hoạt động như kính thiên văn tự nhiên, phóng đại ánh sáng từ các vật thể ở xa mà nếu không sẽ quá mờ để nghiên cứu chi tiết.
Trong trường hợp của quasar Q2237+0305, trường hấp dẫn phức tạp của thiên hà thấu kính xen kẽ khiến ánh sáng của quasar di chuyển theo nhiều đường, dẫn đến hiện tượng nhiều hình ảnh được thuyết tương đối rộng của Einstein dự đoán. Vào thời điểm đó, các kính thiên văn trên mặt đất gặp khó khăn trong việc phân giải các chi tiết tinh tế như vậy, nhưng tầm nhìn sắc nét của Hubble đã tiết lộ rõ ràng bốn hình ảnh quasar riêng biệt, cho thấy sức mạnh của nó trong việc quan sát các vật thể mờ và xa ở độ phân giải cao.
Ngoài tác động trực quan, Einstein Cross cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu sự phân bố khối lượng — bao gồm vật chất tối — trong thiên hà thấu kính. Vì vật chất tối không phát ra ánh sáng, nên sự hiện diện và phân bố của nó chỉ có thể được suy ra bằng cách nó ảnh hưởng đến sự bẻ cong ánh sáng. Bằng cách phân tích hình dạng và độ sáng của các hình ảnh thấu kính, các nhà thiên văn học có thể bắt đầu lập bản đồ cả vật chất tối và vật chất hữu hình trong thiên hà tiền cảnh, thúc đẩy sự hiểu biết của chúng ta về cấu trúc thiên hà và các đặc tính quy mô lớn của vũ trụ.
2. 1st conclusive evidence of black hole at galactic centers (1994)
Vào tháng 5 năm 1994, kính viễn vọng Hubble đã đo được vận tốc của một xoáy khí nóng quay quanh một hố đen nghi ngờ ở trung tâm thiên hà M87, nằm cách xa khoảng 50 triệu năm ánh sáng trong chòm sao Xử Nữ.
Các nhà thiên văn học quan sát thấy khí nóng, ion hóa đang quay quanh một vật thể nhỏ gọn ở trung tâm thiên hà với tốc độ khoảng 1,2 triệu dặm/giờ (1,9 triệu km/giờ). Họ tính toán khối lượng của vật thể vô hình này gấp khoảng hai đến ba tỷ lần mặt trời — quá lớn để có thể giải thích bằng bất kỳ thứ gì khác ngoài hố đen siêu lớn.
Quan sát này cung cấp bằng chứng kết luận đầu tiên về sự tồn tại của quái vật vũ trụ ở lõi của một thiên hà. Mặc dù khái niệm về hố đen đã tồn tại trong nhiều thập kỷ, các phép đo chính xác của Hubble đã đưa ra bằng chứng quan sát thuyết phục đưa hố đen từ các dự đoán lý thuyết thành hiện thực.
Liên quan: Hố đen: Mọi thứ bạn cần biết
3. Hubble Deep Field hé lộ vũ trụ sơ khai (1995)
Trong 10 ngày liên tiếp vào tháng 12 năm 1995, các nhà thiên văn học đã hướng Kính viễn vọng Hubble vào một mảng trời dường như cằn cỗi, một khu vực không lớn hơn đầu kim khi giơ cách xa một cánh tay. Hình ảnh Hubble Deep Field thu được đã tiết lộ khoảng 3.000 thiên hà xa xôi, mang đến cho nhân loại cái nhìn sâu sắc đầu tiên về sự bao la thực sự của vũ trụ và hé lộ một vũ trụ tràn ngập các thiên hà, ngay cả ở những khoảng cách cực xa.
Ban đầu, sự hoài nghi bao trùm khả năng vượt trội hơn các kính thiên văn mặt đất của Hubble trong việc quan sát các thiên hà xa xôi, với một số chuyên gia dự đoán những khám phá mới còn hạn chế. Tuy nhiên, "vườn thú vũ trụ" được ám chỉ trong những hình ảnh đầu tiên của Hubble đã truyền cảm hứng cho Robert Williams, khi đó là giám đốc Viện khoa học kính viễn vọng không gian, dành thời gian quan sát tùy ý của mình vào năm 1994 để nhắm mục tiêu vào một vùng tối và trống rỗng trong Ursa Major.
Trường sâu Hubble đã tiết lộ các thiên hà ở các giai đoạn tiến hóa sớm hơn dần dần khi chúng xuất hiện ở xa hơn trong hình ảnh, cho phép các nhà thiên văn học bắt đầu nghiên cứu cách các thiên hà sơ sinh nhỏ, không đều biến đổi thành các hình xoắn ốc và hình elip lớn được quan sát thấy ngày nay.
Dựa trên cột mốc này, các nhà thiên văn học đã tìm kiếm một góc nhìn sâu tương tự về bầu trời phía nam, dẫn đến Trường sâu Hubble phía Nam vào năm 1998. Nỗ lực này, một quan sát kéo dài 10 ngày hướng đến chòm sao Tucana, đã tiết lộ hàng nghìn thiên hà xa xôi hơn, xác nhận tính đồng nhất của vũ trụ trên quy mô lớn.
Sau đó, Trường siêu sâu Hubble được biên soạn từ gần một triệu giây thời gian phơi sáng giữa năm 2003 và 2004 trong chòm sao Fornax, chụp khoảng 10.000 thiên hà, tiết lộ một số thiên hà hình thành sớm nhất trong vũ trụ, chỉ vài trăm triệu năm sau Vụ nổ lớn.
4. Một cái nhìn thoáng qua về sự ra đời của các ngôi sao trong các thánh đường vũ trụ (1995)
Bức ảnh "Những trụ cột sáng tạo" mang tính biểu tượng của Hubble chụp lại những cột khí và bụi liên sao cao chót vót bên trong Tinh vân Đại bàng (M16), trải dài từ 4 đến 5 năm ánh sáng và nằm cách Trái đất khoảng 7.000 năm ánh sáng trong chòm sao Serpens.
Những cột khí và bụi mỏng manh được chiếu sáng bởi bức xạ cực tím mạnh từ các ngôi sao trẻ, khổng lồ gần đó. Những cấu trúc hùng vĩ này — giống như các khối đá khổng lồ — là các vườn ươm sao, nơi các ngôi sao mới đang tích cực hình thành bên trong các nút khí dày đặc.
Bức ảnh gốc này, cùng với một số quan sát tiếp theo, cung cấp các bức ảnh chụp chi tiết về quá trình hình thành sao đang diễn ra, cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu cách gió sao và bức xạ từ các ngôi sao mới sinh tạo nên các trụ này, ảnh hưởng đến sự ra đời — và sự kìm hãm — của các ngôi sao trong tương lai. Bằng cách phân tích màu sắc và cấu trúc bên trong kén bụi, các nhà khoa học suy ra thành phần, mật độ và nhiệt độ của khí và bụi — những hiểu biết quan trọng về các điều kiện cần thiết để các ngôi sao bùng cháy.
5. Theo dõi tiếng vọng ánh sáng (2002-2004)
Đầu năm 2002, một ngôi sao có tên V838 Monocerotis, nằm cách Trái Đất khoảng 20.000 năm ánh sáng trong chòm sao Monoceros, đột nhiên sáng gấp 600.000 lần độ sáng của Mặt Trời — sáng hơn mọi ngôi sao khác trong Dải Ngân Hà. Hubble đã chụp được sự kiện ấn tượng này trong một loạt hình ảnh tuyệt đẹp, cho thấy các mẫu bụi phức tạp khi một tia sáng từ vụ bùng nổ lan ra bên ngoài và phản chiếu từ các đám mây bụi xung quanh — một hiện tượng được gọi là tiếng vọng ánh sáng.
Được thu thập từ tháng 5 năm 2002 đến tháng 10 năm 2004, các quan sát về ngôi sao của Hubble đã cho phép các nhà thiên văn học đo trực tiếp khoảng cách của ngôi sao, lập bản đồ cấu trúc của bụi xung quanh ngôi sao và nghiên cứu bản chất bất thường của vụ phun trào sao.
Theo thời gian, hình ảnh tiếng vọng ánh sáng lặp đi lặp lại của Hubble đã tiết lộ một màn hình liên tục thay đổi khi mỗi lần quan sát lại chụp được ánh sáng phản chiếu từ các lớp bụi ngày càng xa hơn. Khi luồng sáng ban đầu từ vụ nổ di chuyển ra ngoài, nó chiếu sáng các "lát cắt" khác nhau của đám mây bụi xung quanh tại các thời điểm khác nhau, tạo ra một mô hình động, phát triển trong các hình ảnh của Hubble và tiết lộ cấu trúc ba chiều của các lớp bụi xung quanh ngôi sao.
6. Vạch ra lộ trình an toàn qua vùng lân cận của sao Diêm Vương (2005)
Những quan sát của Hubble về sao Diêm Vương bắt đầu từ năm 1996 đã tiết lộ rằng hành tinh lùn này không chỉ là một khối băng đồng nhất mà còn sở hữu một bề mặt phức tạp và đa dạng đáng ngạc nhiên với các vùng sáng và tối riêng biệt.
"Nếu không có những hình ảnh ban đầu của Hubble tiết lộ các dấu hiệu bề mặt của sao Diêm Vương thú vị như thế nào, thì có thể sẽ không bao giờ có sứ mệnh khám phá hành tinh lùn hấp dẫn này", Alan Stern, nhà nghiên cứu chính của sứ mệnh New Horizons của NASA, cho biết trong một cơ quan tuyên bố.
Dữ liệu này cung cấp kiến thức trước khi đến về bề mặt sao Diêm Vương và hệ thống vệ tinh của nó cho New Horizons, tàu bay ngang qua hệ thống sao Diêm Vương vào tháng 7 năm 2015. Trong những năm dẫn đến vụ phóng New Horizons năm 2006 và trong suốt hành trình dài của mình, Hubble đã cung cấp những hình ảnh chi tiết nhất về bề mặt sao Diêm Vương từng được chụp từ Trái đất quỹ đạo.
Quan trọng không kém, Hubble đã phát hiện ra bốn vệ tinh nhỏ của sao Diêm Vương — Nix, Hydra, Kerberos và Styx — giúp các nhà lập kế hoạch sứ mệnh vạch ra lộ trình an toàn cho New Horizons, đảm bảo tàu vũ trụ tránh được mọi va chạm tiềm ẩn với các vật thể mới được xác định này.
Cuối cùng, vào năm 2014, khi nhóm New Horizons khám phá khả năng thực hiện một nhiệm vụ mở rộng vào Vành đai Kuiper sau chuyến bay ngang qua Sao Diêm Vương, họ đã chuyển sang các khả năng mạnh mẽ của Hubble để xác định mục tiêu tiếp theo của họ bằng cách khảo sát các vật thể mờ, xa trong hệ mặt trời bên ngoài.
Kính viễn vọng đã xác định được ba mục tiêu tiềm năng trong Vành đai Kuiper cách quỹ đạo của Sao Diêm Vương khoảng một tỷ dặm, một trong số đó các nhà khoa học đã chọn — 2014 MU69, có biệt danh ngắn gọn là Ultima Thule — làm điểm đến tiếp theo cho chuyến bay ngang qua của New Horizons vào tháng 1 năm 2019. Sau đó, NASA chính thức đổi tên tảng đá vũ trụ thành Arrokoth, cho đến nay vẫn là vật thể xa nhất từng được khám phá — một vật thể có khả năng có vị ngọt và xà phòng.
Liên quan: New Horizons: Khám phá Sao Diêm Vương và xa hơn nữa
7. Vụ va chạm tiểu hành tinh hé lộ cấu trúc hình chữ X bí ẩn (2010)
Năm 2010, Kính viễn vọng không gian Hubble đã chụp được những hình ảnh trực tiếp đầu tiên về một vụ va chạm tiểu hành tinh bị nghi ngờ ở vành đai tiểu hành tinh giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, hé lộ một vật thể hình chữ X kỳ lạ dẫn theo một vệt mảnh vỡ giống như sao chổi.
Các nhà thiên văn học đã theo dõi vật thể này, được đặt tên là P/2010 A2, trong năm tháng bắt đầu từ tháng 1 năm 2010, ban đầu họ tin rằng họ đang chứng kiến một vụ va chạm gần đây. Tuy nhiên, các phân tích sâu hơn chỉ ra rằng vụ va chạm có khả năng xảy ra vào đầu năm 2009 trong vành đai tiểu hành tinh. Tuy nhiên, vì những lý do chưa được hiểu đầy đủ, trường mảnh vỡ đang mở rộng một cách đáng ngạc nhiên chậm, hoàn toàn trái ngược với tốc độ đáng kinh ngạc mà các nhà thiên văn học mong đợi từ một sự kiện dữ dội như vậy.
Cấu trúc hình chữ X ở đầu đuôi, một đặc điểm chưa từng thấy trước đây từ một vụ va chạm tiểu hành tinh, cho thấy rằng vụ va chạm giữa hai tiểu hành tinh có kích thước khiêm tốn trước đây chưa từng biết đến không hoàn toàn đối xứng. Bản thân hình chữ X có thể đóng vai trò trong việc các hạt phân tán rất chậm, theo tuyên bố của NASA.
"Một lần nữa, Hubble đã tiết lộ những hiện tượng bất ngờ xảy ra ở sân sau thiên thể của chúng ta", Eric Smith, nhà khoa học của Chương trình Hubble tại Trụ sở NASA ở Washington, cho biết trong tuyên bố khác. "Mặc dù các quan sát sâu sắc của Hubble về vũ trụ hay những hình ảnh tuyệt đẹp về các tinh vân phát sáng trong thiên hà của chúng ta thường được đưa tin, nhưng những quan sát như thế này về các vật thể trong hệ mặt trời của chúng ta nhắc nhở chúng ta rằng chúng ta vẫn còn phải thực hiện nhiều cuộc thám hiểm tại địa phương."
8. Câu chuyện về tiểu hành tinh nhiều đuôi (2013)
Vào tháng 9 năm 2013, kính viễn vọng Hubble đã phát hiện ra những chiếc đuôi giống sao chổi chưa từng thấy trước đây phát ra từ một tảng đá vũ trụ ở vành đai tiểu hành tinh chính.
Tiểu hành tinh này, được gọi là P/2013 P5, có sáu đuôi bụi riêng biệt và diện mạo của nó đã thay đổi đáng kể trong vòng hai tuần, giống như một vòi phun nước trên bãi cỏ vũ trụ. "Thật khó tin là chúng ta đang nhìn thấy một tiểu hành tinh", David Jewitt thuộc Đại học California tại Los Angeles cho biết trong tuyên bố của NASA. "Với chúng tôi, đây chỉ là một vật thể đáng kinh ngạc, và chắc chắn là vật thể đầu tiên trong số nhiều vật thể khác sẽ xuất hiện."
lời giải thích hàng đầu là bản thân tiểu hành tinh là một mảnh của một tảng đá vũ trụ lớn hơn đã vỡ ra trong một vụ va chạm cách đây khoảng 200 triệu năm. Sự quay nhanh của P/2013 P5, có thể được tăng tốc bởi ánh sáng mặt trời, khiến bụi bị đẩy ra khỏi bề mặt của nó, tạo thành nhiều đuôi khi bụi bị đẩy bởi áp suất mặt trời.
9. Theo dõi hậu quả của vụ va chạm tiểu hành tinh của DART (2022)
Khi tàu vũ trụ Thử nghiệm chuyển hướng tiểu hành tinh kép (DART) của NASA cố tình va chạm với tiểu hành tinh Dimorphos vào tháng 9 năm 2022, kính viễn vọng Hubble đã theo dõi.
Trong nhiều ngày, Hubble đã chụp được một loạt hình ảnh ấn tượng ghi lại hậu quả ngay lập tức và đám mây mảnh vỡ đang phát triển bởi cú va chạm 13.000 dặm/giờ (21.000 km/giờ) của DART. Đáng chú ý, đài quan sát thậm chí còn ghi lại cảnh đuôi tiểu hành tinh tách làm đôi. Một đoạn phim tua nhanh thời gian về sự kiện này cho thấy hàng tấn bụi và đá đã bị thổi bay vào không gian, tạo thành một hình nón phóng xạ ấn tượng.
Những quan sát chi tiết này đang giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về vật lý của các vụ va chạm tiểu hành tinh, hành vi và sự lan truyền của vật liệu bị đẩy ra và hiệu quả tổng thể của tác động động học như một phương pháp phòng thủ hành tinh.
Các bài viết liên quan:
— Kính viễn vọng không gian Hubble: Hình ảnh, sự kiện & lịch sử
— Một tỷ phú muốn cứu Kính viễn vọng Hubble — đây là lý do tại sao NASA đã lịch sự từ chối
— Những bức ảnh đẹp nhất mọi thời đại của Kính viễn vọng Không gian Hubble
10. Toàn cảnh thiên hà Andromeda (2025)
Đầu năm 2025, các nhà thiên văn học công bố rằng họ đã hoàn thành nỗ lực kéo dài một thập kỷ để tạo ra hình ảnh toàn cảnh chi tiết nhất về thiên hà láng giềng của chúng ta, Andromeda. Được xây dựng từ hình ảnh của Kính viễn vọng Không gian Hubble, bức chân dung đầy đủ cung cấp góc nhìn chưa từng có có thể thay đổi hiểu biết của chúng ta về cách thiên hà xoắn ốc hình thành và tiến hóa.
Phiên bản trước đó, được phát hành vào năm 2015, tập trung vào nửa phía bắc của thiên hà Andromeda, chụp 100 triệu ngôi sao trong bức tranh ghép 1,5 tỷ pixel. Bức ảnh toàn cảnh mới hoàn thành dựa trên bức ảnh đó, thêm 100 triệu ngôi sao nữa từ nửa phía nam của thiên hà.
"Giống như chụp ảnh bãi biển và phân tích từng hạt cát riêng lẻ", Zhuo Chen của Đại học Washington cho biết trong một cuộc họp báo. "Đây là lần đầu tiên chúng ta có thể nhìn thấy những cấu trúc chi tiết như vậy đối với một thiên hà bên ngoài".
Ngoài vẻ đẹp tuyệt vời, bức ảnh toàn cảnh Andromeda mới là một công cụ khoa học mạnh mẽ sẽ giúp các nhà thiên văn học giải mã quá khứ đầy biến động của thiên hà và thử nghiệm các mô hình tiến hóa của thiên hà — đặc biệt là sự hợp nhất của nó với các thiên hà vệ tinh nhỏ hơn.
