Kính thiên văn không gian James Webb (JWST), được phóng vào ngày 25 tháng 12 năm 2021, là một bước tiến vượt bậc trong lĩnh vực thiên văn học. Được đặt tên theo James E. Webb, cựu Giám đốc NASA, JWST được thiết kế để quan sát vũ trụ trong phổ hồng ngoại, cho phép nhìn xuyên qua các đám mây bụi và khí để khám phá những vật thể xa xôi nhất. Với gương chính lớn gấp ba lần so với kính Hubble, JWST có khả năng thu thập ánh sáng vượt trội, giúp các nhà khoa học nghiên cứu từ những ngôi sao đầu tiên đến các hành tinh ngoài hệ mặt trời.
JWST hoạt động ở điểm Lagrange L2, cách Trái Đất 1,5 triệu km, nơi nó tránh được nhiễu loạn từ khí quyển và ánh sáng Mặt Trời. Điều này giúp JWST ghi lại những hình ảnh sắc nét và dữ liệu chính xác, mở ra một kỷ nguyên mới trong việc khám phá vũ trụ.
Trái tim của JWST là chiếc gương chính đường kính 6,5 mét – lớn gấp ba lần Hubble – gồm 18 mảnh gương lục giác bằng beryllium nhẹ, phủ vàng siêu mỏng để tăng khả năng phản xạ ánh sáng hồng ngoại. Gương này có diện tích thu ánh sáng lên đến 25 m², cho phép phát hiện những vật thể mờ nhạt ở khoảng cách hàng tỷ năm ánh sáng.
Gương được gấp gọn như một tác phẩm origami trong quá trình phóng và triển khai chính xác trong không gian bằng 132 bộ truyền động, thể hiện đỉnh cao của công nghệ cơ khí và tự động hóa vũ trụ.
Tấm chắn nhiệt của JWST, gồm 5 lớp màng aluminum-polymer, có kích thước tương đương một sân tennis. Tấm chắn này bảo vệ các thiết bị khoa học khỏi nhiệt độ cao từ Mặt Trời, giữ chúng ở mức dưới 50 K (-223°C), trong khi lớp ngoài có thể đạt tới 100°C. Tấm chắn cũng giúp giảm thiệt hại từ các thiên thạch nhỏ.
JWST được trang bị bốn thiết bị khoa học chính:
JWST hoạt động tại điểm Lagrange L2 – cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km – giúp tránh nhiễu xạ từ Trái Đất và Mặt Trời. Với pin mặt trời cung cấp công suất khoảng 2.000 W, kính duy trì vận hành ổn định trong quỹ đạo dao động bán kính 250.000–832.000 km quanh L2, mỗi chu kỳ dài 6 tháng.
Thành phần:
Ngay sau khi chính thức hoạt động vào năm 2022, JWST đã mang lại những hình ảnh ngoạn mục, làm thay đổi cách chúng ta nhìn về vũ trụ. Một trong những hình ảnh nổi bật nhất là bức ảnh "Deep Field" đầu tiên, được công bố vào tháng 7 năm 2022, cho thấy hàng ngàn thiên hà trong một khu vực nhỏ của bầu trời, một số hình thành chỉ 600 triệu năm sau Vụ nổ lớn.
JWST cũng ghi lại hình ảnh chi tiết của sao Hải Vương, với các vành đai và mặt trăng rõ nét nhất trong hơn 30 năm, và cụm siêu sao Westerlund 1, ẩn sâu trong Ngân hà. Những hình ảnh này không chỉ đẹp mà còn cung cấp dữ liệu quan trọng về sự hình thành sao, thiên hà, và các hiện tượng vũ trụ.
Một trong những khả năng nổi bật của JWST là quan sát các vật thể ở khoảng cách cực xa, cho phép nhìn ngược thời gian đến giai đoạn sơ khai của vũ trụ. Vào năm 2024, JWST đã phát hiện thiên hà JADES-GS-z14-0, và đến năm 2025, nó phá kỷ lục với thiên hà MoM-z14, có độ dịch chuyển đỏ 14.44, xuất hiện chỉ 280 triệu năm sau Vụ nổ lớn. Ánh sáng từ MoM-z14 đã đi hàng chục tỷ năm để đến được JWST, cho thấy khả năng quan sát vượt trội của kính.
Thiên hà MoM-z14
Thiên hà JADES-GS-z14-0
Khả năng này giúp các nhà khoa học nghiên cứu sự hình thành của các thiên hà đầu tiên, thách thức các lý thuyết hiện tại về vũ trụ sơ khai.
JWST đã đạt được nhiều cột mốc quan trọng kể từ khi hoạt động:
MoM-z14 là một trong những thiên hà xa nhất và trẻ nhất từng được phát hiện, mở ra câu hỏi lớn về quá trình hình thành thiên hà thời kỳ đầu. Phát hiện này buộc các nhà vũ trụ học phải xem lại mô hình chuẩn ΛCDM hiện nay.
Lần đầu tiên, giới khoa học được nhìn thấy toàn cảnh Westerlund 1 với độ phân giải cực cao, ghi nhận hàng chục ngôi sao xanh sáng – minh chứng cho sự bùng nổ hình thành sao trong khu vực này.
Trong Chu kỳ Quan sát 3 (2024–2025), JWST dành hơn 5.500 giờ để khảo sát:
Hố đen siêu lớn ở trung tâm thiên hà cổ.
Vai trò của năng lượng tối trong sự giãn nở vũ trụ.
Các cấu trúc vũ trụ lớn (cosmic web) hình thành sớm.
JWST ghi nhận hơi nước và carbon dioxide quanh một sao chổi trong vành đai tiểu hành tinh – một hiện tượng hiếm gặp. Ngoài ra, nó còn chụp hình ảnh rõ nét bầu khí quyển của các ngoại hành tinh, hỗ trợ tìm kiếm dấu hiệu sự sống.
JWST không chỉ mang lại những hình ảnh đẹp mà còn cung cấp dữ liệu khoa học quan trọng, giúp giải đáp các câu hỏi lớn về vũ trụ. Nó đã thách thức các mô hình vũ trụ học tiêu chuẩn, đặc biệt với những phát hiện về các thiên hà sáng bất ngờ trong vũ trụ sơ khai. Các nhà khoa học, như Adam Riess từ Đại học Johns Hopkins, cho rằng dữ liệu từ JWST có thể dẫn đến việc sửa đổi các lý thuyết về thành phần và tính chất vật lý của vũ trụ.
Ngoài ra, JWST còn mở ra triển vọng tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất. Một nghiên cứu năm 2023 cho thấy JWST có thể phát hiện các dấu hiệu sinh học và công nghệ từ bầu khí quyển của các hành tinh cách xa hàng chục năm ánh sáng.
Xem thêm: Hành tinh có sự sống ngoài Trái Đất
Trong Chu kỳ 3 (2024-2025), JWST sẽ tiếp tục thực hiện 253 chương trình quan sát, tập trung vào:
JWST cũng sẽ phối hợp cùng các kính thiên văn tương lai như Nancy Grace Roman (dự kiến phóng 2027) và Euclid (ESA) để lập bản đồ vũ trụ hồng ngoại với độ phân giải chưa từng có.
Kính thiên văn James Webb không chỉ là một công cụ quan sát, mà còn là một “cỗ máy thời gian” giúp nhân loại nhìn về khởi nguyên của vũ trụ và tiên đoán tương lai của chính mình. Với những đột phá trong công nghệ, thiết kế và khả năng phân tích sâu sắc, JWST đang dần thay đổi hiểu biết nền tảng của con người về vũ trụ.
Từ những thiên hà xa xôi đến khả năng phát hiện dấu hiệu sự sống, từ các hố đen siêu lớn đến năng lượng tối bí ẩn – JWST là nhân tố chủ chốt mở ra một kỷ nguyên thiên văn học mới đầy hứa hẹn.
Xem thêm: 7 hành tinh có sự sống ngoài Trái Đất
Bình Luận