Sau hơn 20 năm làm việc không biết mệt mỏi, việc xây dựng Đài quan sát Vera C. Rubin mới ở Chile cuối cùng đã hoàn thành vào tháng 3 năm 2025. Kể từ đó, các nhà thiên văn học đã háo hức chờ đợi khám phá về kỳ quan công nghệ này. Điều này hiện đã hoàn thành với việc công bố những hình ảnh đầu tiên, đánh dấu sự khởi đầu của một trong những chiến dịch khoa học đầy hứa hẹn nhất trong thiên văn học hiện đại.
Ngôi sao của đài quan sát mới này là một máy ảnh kỹ thuật số khổng lồ, lớn nhất từng được chế tạo trong lịch sử loài người. Hệ thống ba gương khổng lồ của nó, với đường kính từ 8,4 đến 3,4 mét, phản chiếu ánh sáng vào một bộ 189 cảm biến hiệu suất cao. Kết hợp lại, chúng cung cấp độ phân giải 3200 megapixel tuyệt đẹp, nhưng cũng có trường nhìn cực rộng: mỗi hình ảnh bao phủ một phần bầu trời tương đương với 40 lần trăng tròn.
Hình ảnh đầu tiên cho thấy Tinh vân Trifid và Tinh vân Lagoon kết hợp trong một hình ảnh duy nhất. Đây là những đám mây khí và bụi khổng lồ nơi các ngôi sao trẻ đang được sinh ra. Chỉ riêng việc chụp được hai vật thể khổng lồ như vậy trong một bức ảnh đã rất ấn tượng và chứng minh hoàn hảo khả năng bao phủ phần lớn bầu trời của máy ảnh — nhưng quan trọng hơn, khả năng thực hiện điều đó với độ chính xác đáng kinh ngạc, đây là một thách thức kỹ thuật to lớn.
Hình ảnh thứ hai cho thấy Cụm Xử Nữ, một vùng dày đặc có nhiều thiên hà tương tác với nhau dưới tác động của lực hấp dẫn. Hình ảnh này chứng minh độ nhạy cao của hệ thống quang học, có dải động cực rộng.
Thông thường, các nhà thiên văn học phải đưa ra những lựa chọn khó khăn khi xác định vị trí tập trung quan sát tiếp theo của mình. Họ có thể tập trung vào các vật thể rất sáng, nhưng điều đó có nghĩa là bỏ lỡ các thiên thể thú vị quá mờ để có thể quan sát trong những điều kiện này. Ngược lại, họ có thể tăng độ nhạy để đảm bảo phát hiện ra vật thể sau. Nhưng sau đó, các cảm biến của họ có thể bị bão hòa bởi các vật thể sáng nhất; do đó, thiết bị bị “lóa mắt” và không thể quan sát chính xác mục tiêu của mình. Thông thường, chúng buộc phải tập trung vào các vùng nhỏ trên bầu trời để tránh những nhượng bộ kiểu này, vì độ phức tạp của phương trình tăng lên theo mỗi pixel bổ sung.
Mặt khác, đài quan sát này kết hợp những điều tốt nhất của cả hai thế giới: nó có khả năng chụp các vật thể rất sáng và các vật thể tối hơn nhiều trong một hình ảnh duy nhất, rất lớn, do đó giúp các nhà thiên văn học không phải thỏa hiệp và đẩy nhanh quá trình khám phá.
Bởi vì rất sớm thôi, Đài quan sát Vera C. Rubin sẽ bắt đầu hoạt động với tốc độ chóng mặt. Mỗi đêm, máy sẽ chụp tới 1.000 hình ảnh như vậy ở độ phân giải rất cao, cho phép nó quét toàn bộ bầu trời của bán cầu nam cứ sau ba đến bốn ngày trong mười năm. Điều này sẽ tạo ra một vụ thu hoạch khoa học đáng kinh ngạc, vào khoảng 15 terabyte dữ liệu mỗi ngày—một nguồn tài nguyên đặc biệt, thậm chí mang tính cách mạng đối với các nhà vật lý thiên văn.
Để hiểu được tác động của những quan sát trong tương lai này, chúng ta nên quay lại một chút để cung cấp một số bối cảnh, đặc biệt là liên quan đến người đã đặt tên cho đài quan sát.
Thật vậy, nó được đặt theo tên của một nhà thiên văn học người Mỹ, người đặc biệt nổi tiếng với một nghiên cứu đáng chú ý. Nghiên cứu này, tập trung vào tốc độ quay của các ngôi sao trong các thiên hà xoắn ốc, đóng vai trò cơ bản và mang tính biến đổi trong lý thuyết về vật chất tối, bị nghi ngờ là cấu trúc nên một phần lớn của Vũ trụ. Phần lớn là nhờ công trình của ông mà khái niệm này đã chuyển từ lý thuyết trừu tượng sang lĩnh vực nghiên cứu thực tế, cụ thể, với những tác động đáng kể trong toàn bộ thiên văn học.
Nhưng vẫn còn nhiều điều cần khám phá về thực thể bí ẩn này. Chắc chắn, đây là một mô hình mạch lạc hoạt động tốt khi giải thích quá trình tiến hóa của vũ trụ trên quy mô lớn trong khuôn khổ của thuyết tương đối rộng. Nhưng nó vẫn là một thuật ngữ bao hàm tất cả được sử dụng để mô tả một thứ hoàn toàn chưa được biết đến—một chất hoặc một tập hợp các hiện tượng tạo ra các hiệu ứng hấp dẫn có thể quan sát được, nhưng chưa ai từng có thể xác định được.
Việc thiếu kết quả cụ thể này đã khiến nhiều nhà thiên văn học đặt ra một câu hỏi quan trọng: chúng ta có nên ưu tiên các mô hình thay thế hay tiếp tục cuộc săn lùng vật chất tối này, chấp nhận rủi ro trở về tay trắng?
Ngày nay, các chuyên gia đang chia rẽ. Một số người đang nghiên cứu các mô hình triển vọng khác, chẳng hạn như MOND, đang ngày càng thu hút được nhiều sự chú ý hơn nhờ các quan sát từ Kính viễn vọng không gian James Webb đáng gờm.
Nhưng trái ngược với những gì chúng ta đôi khi nghe thấy, mô hình vật chất tối (ΛCDM) vẫn còn lâu mới bị bác bỏ một cách nghiêm ngặt. Một số lượng lớn các nhà vật lý thiên văn tin rằng bất chấp những đòn giáng này, mô hình này vẫn rất mạch lạc ở nhiều cấp độ, đặc biệt là ở những điểm mà MOND rất khó giải thích. Do đó, không có vấn đề gì khi từ bỏ nó vào lúc này; việc thúc đẩy cuộc điều tra xa hơn là hoàn toàn cần thiết. Và đó chính xác là mục đích của đài quan sát mới này.
Nhiệm vụ chính của nó sẽ là lập bản đồ thiên hà của chúng ta để thu thập càng nhiều dữ liệu càng tốt về cấu trúc và sự tiến hóa của nó—và theo nghĩa mở rộng, về vật chất tối và năng lượng có thể tồn tại ở đó. Nếu may mắn, nó sẽ có thể hợp tác với các kính thiên văn khác, chẳng hạn như Euclid đáng gờm, để ít nhất là vén bức màn bí ẩn vẫn bao quanh các thực thể này.
Euclid: Viên ngọc của ESA báo cáo dữ liệu đầu tiên và những hình ảnh thật tuyệt vời
Cuối cùng, các chuyên gia kỳ vọng Rubin sẽ làm tăng số lượng các vật thể đã biết trong hệ mặt trời và xa hơn nữa lên một cấp độ hoặc hơn, và thực hiện điều đó rất nhanh sau khi bắt đầu hoạt động!
Do đó, chúng ta có thể mong đợi ông ấy sẽ đóng góp vào nhiều dự án mang tính đột phá trong chiến dịch quan sát kéo dài mười năm của mình. Hẹn gặp lại các bạn trong vài tháng nữa, khi dữ liệu khoa học đầu tiên được công bố, để bắt đầu cuộc phiêu lưu tuyệt vời này, hứa hẹn sẽ thúc đẩy đáng kể sự hiểu biết của chúng ta về thiên hà cũng như toàn bộ Vũ trụ.
Ngôi sao của đài quan sát mới này là một máy ảnh kỹ thuật số khổng lồ, lớn nhất từng được chế tạo trong lịch sử loài người. Hệ thống ba gương khổng lồ của nó, với đường kính từ 8,4 đến 3,4 mét, phản chiếu ánh sáng vào một bộ 189 cảm biến hiệu suất cao. Kết hợp lại, chúng cung cấp độ phân giải 3200 megapixel tuyệt đẹp, nhưng cũng có trường nhìn cực rộng: mỗi hình ảnh bao phủ một phần bầu trời tương đương với 40 lần trăng tròn.
Những hình ảnh đầu tiên tuyệt đẹp
Thiết bị mang tính cách mạng này được bật lần đầu tiên vào tháng 4 năm ngoái, tạo ra một số hình ảnh vừa được trình bày cho công chúng. Hai hình ảnh đầu tiên đặc biệt đáng chú ý, vì chúng minh họa hoàn hảo khả năng của thiết bị.Hình ảnh đầu tiên cho thấy Tinh vân Trifid và Tinh vân Lagoon kết hợp trong một hình ảnh duy nhất. Đây là những đám mây khí và bụi khổng lồ nơi các ngôi sao trẻ đang được sinh ra. Chỉ riêng việc chụp được hai vật thể khổng lồ như vậy trong một bức ảnh đã rất ấn tượng và chứng minh hoàn hảo khả năng bao phủ phần lớn bầu trời của máy ảnh — nhưng quan trọng hơn, khả năng thực hiện điều đó với độ chính xác đáng kinh ngạc, đây là một thách thức kỹ thuật to lớn.
Hình ảnh thứ hai cho thấy Cụm Xử Nữ, một vùng dày đặc có nhiều thiên hà tương tác với nhau dưới tác động của lực hấp dẫn. Hình ảnh này chứng minh độ nhạy cao của hệ thống quang học, có dải động cực rộng.
Thông thường, các nhà thiên văn học phải đưa ra những lựa chọn khó khăn khi xác định vị trí tập trung quan sát tiếp theo của mình. Họ có thể tập trung vào các vật thể rất sáng, nhưng điều đó có nghĩa là bỏ lỡ các thiên thể thú vị quá mờ để có thể quan sát trong những điều kiện này. Ngược lại, họ có thể tăng độ nhạy để đảm bảo phát hiện ra vật thể sau. Nhưng sau đó, các cảm biến của họ có thể bị bão hòa bởi các vật thể sáng nhất; do đó, thiết bị bị “lóa mắt” và không thể quan sát chính xác mục tiêu của mình. Thông thường, chúng buộc phải tập trung vào các vùng nhỏ trên bầu trời để tránh những nhượng bộ kiểu này, vì độ phức tạp của phương trình tăng lên theo mỗi pixel bổ sung.
Mặt khác, đài quan sát này kết hợp những điều tốt nhất của cả hai thế giới: nó có khả năng chụp các vật thể rất sáng và các vật thể tối hơn nhiều trong một hình ảnh duy nhất, rất lớn, do đó giúp các nhà thiên văn học không phải thỏa hiệp và đẩy nhanh quá trình khám phá.
Cuộc săn tìm vật chất tối
Tuy nhiên, điều quan trọng cần chỉ ra là đây chỉ là những hình ảnh sơ bộ, được lắp ráp chủ yếu để tạo ra tác động thẩm mỹ, cho mục đích trình diễn và truyền thông. Vì vậy, đây không thực sự là những hình ảnh phục vụ mục đích khoa học... nhưng đó chỉ là sự trì hoãn.Bởi vì rất sớm thôi, Đài quan sát Vera C. Rubin sẽ bắt đầu hoạt động với tốc độ chóng mặt. Mỗi đêm, máy sẽ chụp tới 1.000 hình ảnh như vậy ở độ phân giải rất cao, cho phép nó quét toàn bộ bầu trời của bán cầu nam cứ sau ba đến bốn ngày trong mười năm. Điều này sẽ tạo ra một vụ thu hoạch khoa học đáng kinh ngạc, vào khoảng 15 terabyte dữ liệu mỗi ngày—một nguồn tài nguyên đặc biệt, thậm chí mang tính cách mạng đối với các nhà vật lý thiên văn.
Để hiểu được tác động của những quan sát trong tương lai này, chúng ta nên quay lại một chút để cung cấp một số bối cảnh, đặc biệt là liên quan đến người đã đặt tên cho đài quan sát.
Thật vậy, nó được đặt theo tên của một nhà thiên văn học người Mỹ, người đặc biệt nổi tiếng với một nghiên cứu đáng chú ý. Nghiên cứu này, tập trung vào tốc độ quay của các ngôi sao trong các thiên hà xoắn ốc, đóng vai trò cơ bản và mang tính biến đổi trong lý thuyết về vật chất tối, bị nghi ngờ là cấu trúc nên một phần lớn của Vũ trụ. Phần lớn là nhờ công trình của ông mà khái niệm này đã chuyển từ lý thuyết trừu tượng sang lĩnh vực nghiên cứu thực tế, cụ thể, với những tác động đáng kể trong toàn bộ thiên văn học.
Nhưng vẫn còn nhiều điều cần khám phá về thực thể bí ẩn này. Chắc chắn, đây là một mô hình mạch lạc hoạt động tốt khi giải thích quá trình tiến hóa của vũ trụ trên quy mô lớn trong khuôn khổ của thuyết tương đối rộng. Nhưng nó vẫn là một thuật ngữ bao hàm tất cả được sử dụng để mô tả một thứ hoàn toàn chưa được biết đến—một chất hoặc một tập hợp các hiện tượng tạo ra các hiệu ứng hấp dẫn có thể quan sát được, nhưng chưa ai từng có thể xác định được.
Việc thiếu kết quả cụ thể này đã khiến nhiều nhà thiên văn học đặt ra một câu hỏi quan trọng: chúng ta có nên ưu tiên các mô hình thay thế hay tiếp tục cuộc săn lùng vật chất tối này, chấp nhận rủi ro trở về tay trắng?
Ngày nay, các chuyên gia đang chia rẽ. Một số người đang nghiên cứu các mô hình triển vọng khác, chẳng hạn như MOND, đang ngày càng thu hút được nhiều sự chú ý hơn nhờ các quan sát từ Kính viễn vọng không gian James Webb đáng gờm.
Nhưng trái ngược với những gì chúng ta đôi khi nghe thấy, mô hình vật chất tối (ΛCDM) vẫn còn lâu mới bị bác bỏ một cách nghiêm ngặt. Một số lượng lớn các nhà vật lý thiên văn tin rằng bất chấp những đòn giáng này, mô hình này vẫn rất mạch lạc ở nhiều cấp độ, đặc biệt là ở những điểm mà MOND rất khó giải thích. Do đó, không có vấn đề gì khi từ bỏ nó vào lúc này; việc thúc đẩy cuộc điều tra xa hơn là hoàn toàn cần thiết. Và đó chính xác là mục đích của đài quan sát mới này.
Nhiệm vụ chính của nó sẽ là lập bản đồ thiên hà của chúng ta để thu thập càng nhiều dữ liệu càng tốt về cấu trúc và sự tiến hóa của nó—và theo nghĩa mở rộng, về vật chất tối và năng lượng có thể tồn tại ở đó. Nếu may mắn, nó sẽ có thể hợp tác với các kính thiên văn khác, chẳng hạn như Euclid đáng gờm, để ít nhất là vén bức màn bí ẩn vẫn bao quanh các thực thể này.
Euclid: Viên ngọc của ESA báo cáo dữ liệu đầu tiên và những hình ảnh thật tuyệt vời
Một tiềm năng to lớn
Đồng thời, những hình ảnh thu được cũng có thể được sử dụng trong các loại công việc khác. Ví dụ, chúng sẽ giúp lập danh mục hàng triệu thiên hà ít được ghi chép hoặc hoàn toàn chưa được biết đến, cũng như hơn 5 triệu tiểu hành tinh và sao chổi mới—một số trong số đó có khả năng đe dọa hành tinh của chúng ta.Cuối cùng, các chuyên gia kỳ vọng Rubin sẽ làm tăng số lượng các vật thể đã biết trong hệ mặt trời và xa hơn nữa lên một cấp độ hoặc hơn, và thực hiện điều đó rất nhanh sau khi bắt đầu hoạt động!
Do đó, chúng ta có thể mong đợi ông ấy sẽ đóng góp vào nhiều dự án mang tính đột phá trong chiến dịch quan sát kéo dài mười năm của mình. Hẹn gặp lại các bạn trong vài tháng nữa, khi dữ liệu khoa học đầu tiên được công bố, để bắt đầu cuộc phiêu lưu tuyệt vời này, hứa hẹn sẽ thúc đẩy đáng kể sự hiểu biết của chúng ta về thiên hà cũng như toàn bộ Vũ trụ.
