Thứ năm tuần này (ngày 24 tháng 4), Kính viễn vọng Không gian Hubble kỷ niệm 35 năm hoạt động trong không gian — và mặc dù Hubble liên tục cung cấp những hình ảnh không gian tuyệt đẹp và dữ liệu quan trọng kể từ năm 1990, nhưng không có gì bất công khi đặt câu hỏi liệu công cụ này có thể tiếp tục cung cấp những sản phẩm có cùng chất lượng hay không. Ba mươi lăm năm tuổi đối với một kính viễn vọng không gian không phải là chuyện đùa.
Vậy, liệu Hubble vẫn có thể tự duy trì và chứng minh được tính hữu ích của mình khi so sánh với các thiết bị không gian khác được chế tạo gần đây hơn như con ngỗng vàng trị giá 10 tỷ đô la của NASA, Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) không?
Vâng, có vẻ như câu trả lời là có.
Kurt Retherford là một nhà khoa học của Viện nghiên cứu Tây Nam (SwRI), người cho rằng Hubble vẫn có thể tự duy trì. Ví dụ, gần đây ông đã sử dụng kính viễn vọng không gian lâu đời này như một phần của chương trình nghiên cứu thiên thể có nhiều núi lửa nhất trong hệ mặt trời" vệ tinh Io của Sao Mộc.
"Thật đáng kinh ngạc khi sau 35 năm, Hubble vẫn giữ được khả năng độc đáo là một công cụ đắc lực hàng đầu cho các khám phá và ấn phẩm khoa học", Retherford nói với Space.com. "Thời gian các nhà khoa học yêu cầu sử dụng cơ sở này vẫn cao hơn nhiều lần so với thời gian đang cạnh tranh, nghĩa là chỉ những ý tưởng quan sát tốt nhất trong số những ý tưởng tốt nhất mới được thực hiện".
Tại sao chúng ta vẫn cần Hubble khi JWST đã có ngoài kia? Câu trả lời liên quan đến cách hai thiết bị mang tính cách mạng này sử dụng quang phổ điện từ để quan sát vũ trụ.
"Hubble khác với JWST rất tuyệt vời khi chụp cả ánh sáng khả kiến mà mắt chúng ta nhìn thấy và ánh sáng ở bước sóng cực tím (UV), thậm chí còn ngắn hơn và mạnh hơn ánh sáng khiến chúng ta bị cháy nắng", Retherford cho biết. "Mặt khác, JWST được tối ưu hóa để phát hiện ánh sáng hồng ngoại, ngay cả ở nhiệt độ nhiệt thậm chí còn đỏ hơn cả nhiệt độ mà kính nhìn ban đêm sử dụng. Cả hai đều là kính thiên văn lớn, nhưng chúng rất khác nhau ở những điểm này."
Như Retherford đã chỉ ra, xét về bước sóng ánh sáng mà hai kính thiên văn này được tối ưu hóa để quan sát, trên thực tế, JWST tiếp tục quan sát từ điểm mà Hubble dừng lại.
Điều đó có nghĩa là các quan sát được thực hiện bằng hai kính viễn vọng không gian này có tính bổ sung cao, đặc biệt là khi nghiên cứu các hiện tượng vũ trụ thoáng qua thay đổi bước sóng theo thời gian — bao gồm các hành tinh và vệ tinh của hệ mặt trời.
Nhà nghiên cứu Mélina Poulain của Đại học Oulu gần đây đã tham gia vào một nhóm các nhà thiên văn học sử dụng Hubble để nghiên cứu khoảng 80 thiên hà lùn, với kính viễn vọng không gian trung thành này tạo ra lần đầu tiên phát hiện ra các cụm sao va chạm tại trung tâm của những thiên hà nhỏ bé và mờ nhạt này.
"Trường nhìn và độ phân giải không gian của Hubble cho phép nghiên cứu rất chi tiết nhiều nguồn thiên văn khác nhau từ các hành tinh đến thiên hà, bao gồm cả những nguồn có độ sáng bề mặt rất thấp như thiên hà lùn", Poulain nói với Space.com. "Nó cũng có thể quan sát các bước sóng màu xanh lam và gần tia cực tím, đây đã trở thành một tính năng hiếm có".
Poulain cũng gợi ý rằng mặc dù một ngày nào đó Hubble có thể bị các kính thiên văn khác như JWST và tàu vũ trụ Euclid của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu vượt qua, nhưng vẫn có một khía cạnh quan trọng khác giúp Hubble vẫn có liên quan: sự quen thuộc.
"Hubble là một lựa chọn dễ dàng, vì mọi người đều biết những gì mong đợi từ các quan sát của Hubble và cách xử lý chúng. JWST vẫn đang ở giai đoạn đầu hoạt động", Poulain nói. "Hơn nữa, tôi cảm thấy nhu cầu về thời gian quan sát hiện nay rất cao và do đó có sự cạnh tranh cao."
"Tại sao JWST và Hubble lại tạo nên một đội tuyệt vời như vậy?" Poulain tự hỏi. "Cả hai đều có trường nhìn và độ phân giải không gian tương tự nhau, và chúng bổ sung cho nhau về mặt bộ lọc được sử dụng: Hubble cung cấp góc nhìn quang học, trong khi JWST quan sát ở dải hồng ngoại và hồng ngoại gần."
Hiện dự kiến phóng vào tháng 5 năm 2027, dự án quan sát không gian lớn tiếp theo của NASA là Kính thiên văn không gian Nancy Grace Roman. Roman được thiết kế để bổ sung cho độ phân giải và độ nhạy cao của JWST, do đó dựa trên thành công của kính thiên văn đó và Hubble.
Mặc dù Roman có thể vượt trội hơn Hubble một chút bằng cách hình thành mối quan hệ đối tác có tính hiệp lực hơn với JWST, nhưng nhiều đài quan sát vẫn sẽ được hưởng lợi từ cuộc phiêu lưu hợp tác với Hubble.
Kính thiên văn vũ trụ lâu đời này có thể đặc biệt hữu ích khi hợp tác với các các đài quan sát mặt đất, bao gồm Đài quan sát Vera Rubin trên Cerro Pachón ở Chile, hiện đang gần hoàn thành.
Ánh sáng đầu tiên cho Rubin dự kiến sẽ xuất hiện vào cuối năm nay khi đài quan sát này bắt đầu tiến hành Khảo sát Di sản Không gian và Thời gian (LSST) kéo dài một thập kỷ.
"Trong khi Hubble và JWST được thiết kế để cung cấp độ phân giải không gian tuyệt vời cho các mục tiêu dọc theo đường ngắm hẹp, loại chùm tia bút chì, Đài quan sát Rubin sẽ quét bầu trời trong các trường nhìn lớn hơn trăng tròn vài lần, đêm này qua đêm khác, phát hiện ra đủ loại điều mới mẻ", Retherford cho biết. "Tôi rất phấn khích về tất cả các vật thể do Rubin phát hiện mà Hubble và JWST có thể chụp ảnh và khảo sát ở bước sóng UV và hồng ngoại chi tiết hơn."
Poulain nói thêm rằng mặc dù Rubin sẽ không thể phân giải các đặc điểm nhỏ như những đặc điểm được xác định bởi kính viễn vọng không gian, nhưng nó sẽ cung cấp các quan sát sâu về các đặc điểm quang học cụ thể. Điều này sẽ cho phép nghiên cứu quần thể sao thông qua một quá trình gọi là lập bản đồ Phân bố Năng lượng Phổ.
"Nó cũng sẽ thêm một biến thời gian để chúng ta có thể tìm kiếm sự biến đổi của vật thể theo thời gian, đây là một công cụ tốt để xác định một số nguồn thiên văn như siêu tân tinh hoặc nhân thiên hà hoạt động do lỗ đen siêu lớn cung cấp năng lượng", Poulain cho biết.
Câu chuyện liên quan:
— Những bức ảnh đẹp nhất mọi thời đại của Kính viễn vọng Không gian Hubble
— Một tỷ phú muốn cứu Kính viễn vọng Không gian Hubble — đây là lý do tại sao NASA đã lịch sự từ chối
— Sửa chữa Kính viễn vọng Không gian Hubble: Dòng thời gian về các nhiệm vụ bảo dưỡng tàu con thoi của NASA
"Tôi không thể phấn khích hơn với những phát hiện trong tương lai của Hubble", Retherford giải thích. "Tôi hy vọng Hubble sẽ tiếp tục hoạt động cho đến khi các sứ mệnh Europa Clipper và JUICE [Jupiter Icy Moons Explorer] của chúng tôi tới các vệ tinh của Sao Mộc đến và hoạt động trong khoảng thời gian từ năm 2030 đến năm 2036 để chúng tôi có thể phối hợp các quan sát.
"Chắc chắn, tôi sẽ tiếp tục sử dụng Hubble và không thiếu những ý tưởng hay để đề xuất."
Mối đe dọa lớn nhất đối với tương lai của Hubble không đến từ các kính viễn vọng không gian khác như JWST và Rubin, mà đến từ một thách thức nội bộ cũng gây nguy hiểm cho các sứ mệnh đó.
"Thật không may, tình hình tài trợ cho các dự án khoa học của NASA đang trở nên tồi tệ trong vài năm tới và Hoa Kỳ có thể sẽ không có đủ tiền để các nhà khoa học như tôi tận dụng tối đa các kho báu quốc gia của chúng tôi như Hubble, JWST và đội tàu các sứ mệnh hành tinh và vật lý mặt trời đã hoạt động và được xây dựng một phần", Retherford kết luận. "Ít có khả năng hơn là một khởi đầu mới cho đài quan sát lớn tiếp theo sau JWST, Đài quan sát Thế giới có thể sống được, là sự thay thế thực sự cho khả năng chụp ảnh tia cực tím và ánh sáng khả kiến của Hubble."
Chúng ta hãy hy vọng Hubble có thể tồn tại cho đến khi có sự thay thế thực sự và sứ mệnh lớn tiếp theo của NASA sau Roman, Đài quan sát Thế giới có thể sinh sống, có thể cất cánh, hoặc có thể cho đến sinh nhật lần thứ 40 của nó vào năm 2030?
Vậy, liệu Hubble vẫn có thể tự duy trì và chứng minh được tính hữu ích của mình khi so sánh với các thiết bị không gian khác được chế tạo gần đây hơn như con ngỗng vàng trị giá 10 tỷ đô la của NASA, Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) không?
Vâng, có vẻ như câu trả lời là có.
Kurt Retherford là một nhà khoa học của Viện nghiên cứu Tây Nam (SwRI), người cho rằng Hubble vẫn có thể tự duy trì. Ví dụ, gần đây ông đã sử dụng kính viễn vọng không gian lâu đời này như một phần của chương trình nghiên cứu thiên thể có nhiều núi lửa nhất trong hệ mặt trời" vệ tinh Io của Sao Mộc.
"Thật đáng kinh ngạc khi sau 35 năm, Hubble vẫn giữ được khả năng độc đáo là một công cụ đắc lực hàng đầu cho các khám phá và ấn phẩm khoa học", Retherford nói với Space.com. "Thời gian các nhà khoa học yêu cầu sử dụng cơ sở này vẫn cao hơn nhiều lần so với thời gian đang cạnh tranh, nghĩa là chỉ những ý tưởng quan sát tốt nhất trong số những ý tưởng tốt nhất mới được thực hiện".
JWST có khiến Hubble trở nên lỗi thời không? Không đời nào!
Tất nhiên, khi nói về kính viễn vọng không gian và tính hữu ích của chúng, chúng ta phải nhắc đến con voi trị giá 10 tỷ đô la trong phòng: JWST.Tại sao chúng ta vẫn cần Hubble khi JWST đã có ngoài kia? Câu trả lời liên quan đến cách hai thiết bị mang tính cách mạng này sử dụng quang phổ điện từ để quan sát vũ trụ.
"Hubble khác với JWST rất tuyệt vời khi chụp cả ánh sáng khả kiến mà mắt chúng ta nhìn thấy và ánh sáng ở bước sóng cực tím (UV), thậm chí còn ngắn hơn và mạnh hơn ánh sáng khiến chúng ta bị cháy nắng", Retherford cho biết. "Mặt khác, JWST được tối ưu hóa để phát hiện ánh sáng hồng ngoại, ngay cả ở nhiệt độ nhiệt thậm chí còn đỏ hơn cả nhiệt độ mà kính nhìn ban đêm sử dụng. Cả hai đều là kính thiên văn lớn, nhưng chúng rất khác nhau ở những điểm này."
Như Retherford đã chỉ ra, xét về bước sóng ánh sáng mà hai kính thiên văn này được tối ưu hóa để quan sát, trên thực tế, JWST tiếp tục quan sát từ điểm mà Hubble dừng lại.
Điều đó có nghĩa là các quan sát được thực hiện bằng hai kính viễn vọng không gian này có tính bổ sung cao, đặc biệt là khi nghiên cứu các hiện tượng vũ trụ thoáng qua thay đổi bước sóng theo thời gian — bao gồm các hành tinh và vệ tinh của hệ mặt trời.
Nhà nghiên cứu Mélina Poulain của Đại học Oulu gần đây đã tham gia vào một nhóm các nhà thiên văn học sử dụng Hubble để nghiên cứu khoảng 80 thiên hà lùn, với kính viễn vọng không gian trung thành này tạo ra lần đầu tiên phát hiện ra các cụm sao va chạm tại trung tâm của những thiên hà nhỏ bé và mờ nhạt này.
"Trường nhìn và độ phân giải không gian của Hubble cho phép nghiên cứu rất chi tiết nhiều nguồn thiên văn khác nhau từ các hành tinh đến thiên hà, bao gồm cả những nguồn có độ sáng bề mặt rất thấp như thiên hà lùn", Poulain nói với Space.com. "Nó cũng có thể quan sát các bước sóng màu xanh lam và gần tia cực tím, đây đã trở thành một tính năng hiếm có".
Poulain cũng gợi ý rằng mặc dù một ngày nào đó Hubble có thể bị các kính thiên văn khác như JWST và tàu vũ trụ Euclid của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu vượt qua, nhưng vẫn có một khía cạnh quan trọng khác giúp Hubble vẫn có liên quan: sự quen thuộc.
"Hubble là một lựa chọn dễ dàng, vì mọi người đều biết những gì mong đợi từ các quan sát của Hubble và cách xử lý chúng. JWST vẫn đang ở giai đoạn đầu hoạt động", Poulain nói. "Hơn nữa, tôi cảm thấy nhu cầu về thời gian quan sát hiện nay rất cao và do đó có sự cạnh tranh cao."
Tương lai của Hubble phụ thuộc vào tinh thần làm việc nhóm
Tuy nhiên, khi nói đến tương lai của Hubble, trọng tâm là sự kết hợp chặt chẽ với JWST và các kính thiên văn khác trong không gian và trên mặt đất."Tại sao JWST và Hubble lại tạo nên một đội tuyệt vời như vậy?" Poulain tự hỏi. "Cả hai đều có trường nhìn và độ phân giải không gian tương tự nhau, và chúng bổ sung cho nhau về mặt bộ lọc được sử dụng: Hubble cung cấp góc nhìn quang học, trong khi JWST quan sát ở dải hồng ngoại và hồng ngoại gần."
Hiện dự kiến phóng vào tháng 5 năm 2027, dự án quan sát không gian lớn tiếp theo của NASA là Kính thiên văn không gian Nancy Grace Roman. Roman được thiết kế để bổ sung cho độ phân giải và độ nhạy cao của JWST, do đó dựa trên thành công của kính thiên văn đó và Hubble.
Mặc dù Roman có thể vượt trội hơn Hubble một chút bằng cách hình thành mối quan hệ đối tác có tính hiệp lực hơn với JWST, nhưng nhiều đài quan sát vẫn sẽ được hưởng lợi từ cuộc phiêu lưu hợp tác với Hubble.
Kính thiên văn vũ trụ lâu đời này có thể đặc biệt hữu ích khi hợp tác với các các đài quan sát mặt đất, bao gồm Đài quan sát Vera Rubin trên Cerro Pachón ở Chile, hiện đang gần hoàn thành.
Ánh sáng đầu tiên cho Rubin dự kiến sẽ xuất hiện vào cuối năm nay khi đài quan sát này bắt đầu tiến hành Khảo sát Di sản Không gian và Thời gian (LSST) kéo dài một thập kỷ.
"Trong khi Hubble và JWST được thiết kế để cung cấp độ phân giải không gian tuyệt vời cho các mục tiêu dọc theo đường ngắm hẹp, loại chùm tia bút chì, Đài quan sát Rubin sẽ quét bầu trời trong các trường nhìn lớn hơn trăng tròn vài lần, đêm này qua đêm khác, phát hiện ra đủ loại điều mới mẻ", Retherford cho biết. "Tôi rất phấn khích về tất cả các vật thể do Rubin phát hiện mà Hubble và JWST có thể chụp ảnh và khảo sát ở bước sóng UV và hồng ngoại chi tiết hơn."
Poulain nói thêm rằng mặc dù Rubin sẽ không thể phân giải các đặc điểm nhỏ như những đặc điểm được xác định bởi kính viễn vọng không gian, nhưng nó sẽ cung cấp các quan sát sâu về các đặc điểm quang học cụ thể. Điều này sẽ cho phép nghiên cứu quần thể sao thông qua một quá trình gọi là lập bản đồ Phân bố Năng lượng Phổ.
"Nó cũng sẽ thêm một biến thời gian để chúng ta có thể tìm kiếm sự biến đổi của vật thể theo thời gian, đây là một công cụ tốt để xác định một số nguồn thiên văn như siêu tân tinh hoặc nhân thiên hà hoạt động do lỗ đen siêu lớn cung cấp năng lượng", Poulain cho biết.
Câu chuyện liên quan:
— Những bức ảnh đẹp nhất mọi thời đại của Kính viễn vọng Không gian Hubble
— Một tỷ phú muốn cứu Kính viễn vọng Không gian Hubble — đây là lý do tại sao NASA đã lịch sự từ chối
— Sửa chữa Kính viễn vọng Không gian Hubble: Dòng thời gian về các nhiệm vụ bảo dưỡng tàu con thoi của NASA
"Tôi không thể phấn khích hơn với những phát hiện trong tương lai của Hubble", Retherford giải thích. "Tôi hy vọng Hubble sẽ tiếp tục hoạt động cho đến khi các sứ mệnh Europa Clipper và JUICE [Jupiter Icy Moons Explorer] của chúng tôi tới các vệ tinh của Sao Mộc đến và hoạt động trong khoảng thời gian từ năm 2030 đến năm 2036 để chúng tôi có thể phối hợp các quan sát.
"Chắc chắn, tôi sẽ tiếp tục sử dụng Hubble và không thiếu những ý tưởng hay để đề xuất."
Mối đe dọa lớn nhất đối với tương lai của Hubble không đến từ các kính viễn vọng không gian khác như JWST và Rubin, mà đến từ một thách thức nội bộ cũng gây nguy hiểm cho các sứ mệnh đó.
"Thật không may, tình hình tài trợ cho các dự án khoa học của NASA đang trở nên tồi tệ trong vài năm tới và Hoa Kỳ có thể sẽ không có đủ tiền để các nhà khoa học như tôi tận dụng tối đa các kho báu quốc gia của chúng tôi như Hubble, JWST và đội tàu các sứ mệnh hành tinh và vật lý mặt trời đã hoạt động và được xây dựng một phần", Retherford kết luận. "Ít có khả năng hơn là một khởi đầu mới cho đài quan sát lớn tiếp theo sau JWST, Đài quan sát Thế giới có thể sống được, là sự thay thế thực sự cho khả năng chụp ảnh tia cực tím và ánh sáng khả kiến của Hubble."
Chúng ta hãy hy vọng Hubble có thể tồn tại cho đến khi có sự thay thế thực sự và sứ mệnh lớn tiếp theo của NASA sau Roman, Đài quan sát Thế giới có thể sinh sống, có thể cất cánh, hoặc có thể cho đến sinh nhật lần thứ 40 của nó vào năm 2030?
