Ngày Giáng sinh năm 2021, giới khoa học và cộng đồng thiên văn toàn cầu theo dõi màn phóng kính viễn vọng James Webb.
Trước khi khởi động sứ mệnh, kính viễn vọng trị giá 10 tỷ USD gây nhiều tranh cãi từ đội ngân sách, chậm tiến độ đến việc đặt tên theo một quan chức của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA), người vướng cáo buộc kỳ thị đồng tính.
Bất chấp tranh cãi trong quá trình phát triển, James Webb mang về những kết quả tích cực. Từ khi phục vụ khoa học vào tháng 7/2022, kính viễn vọng giúp công chúng có nhiều góc nhìn mới, khám phá những bí ẩn sâu thẳm trong vũ trụ.
Hé lộ lịch sử vũ trụ
Mục tiêu quan trọng nhất của James Webb là nghiên cứu lịch sử vũ trụ bằng cách quan sát các thiên hà đầu tiên, hình thành cách đây hơn 13 tỷ năm. Tuy vẫn còn một số tranh cãi về độ chính xác do James Webb chưa được hiệu chỉnh đầy đủ, kính viễn vọng đã phát hiện một số thiên hà hình thành chỉ 350 triệu năm sau Vụ nổ Lớn (Big Bang).
Đó là những thiên hà cổ nhất từng được con người quan sát. Nhờ thiết bị công nghệ hiện đại, các nhà khoa học còn nhận thấy chúng sáng hơn ước tính, đồng nghĩa còn nhiều thú vị phía sau để nghiên cứu.
Theo The Verge, các thiên hà được xác định bằng khảo sát và quan sát trường ảnh sâu, sử dụng James Webb để nhìn các khoảng không rộng lớn trên bầu trời. Khu vực này không có những vật thể quá sáng, nằm xa Hệ Mặt Trời nên có thể quan sát dễ dàng các vật thể trong không gian sâu thẳm.
Ảnh minh họa của kính viễn vọng James Webb trong vũ trụ. Ảnh: NASA.
Nhờ James Webb, các nhà khoa học đã phát hiện carbon dioxide trong khí quyển ngoại hành tinh, xác định hợp chất trong khí quyển của hành tinh WASP-39b, gồm hơi nước và sulfur dioxide.
Không chỉ phân tích nguyên tố hóa học, các nhà khoa học có thể quan sát cách tương tác của bầu khí quyển với ánh sáng phát từ ngôi sao chủ của hành tinh. Ví dụ, sulfur dioxide được tạo nên bởi phản ứng hóa học với ánh sáng.
Nghiên cứu khí quyển của ngoại hành tinh có thể giúp tìm kiếm những hành tinh giống Trái Đất với sự sống. Những kính viễn vọng trước đây có thể phát hiện ngoại hành tinh, phân tích khối lượng, đường kính và thời gian quay quanh ngôi sao chủ. Tuy nhiên, chúng không thể phân tích bầu khí quyển như James Webb.
Nghiên cứu Hỏa tinh và Hệ Mặt Trời
Không chỉ vũ trụ xa xôi, James Webb còn được dùng để nghiên cứu các hành tinh trong Hệ Mặt Trời, gồm Hải Vương tinh và Mộc tinh, dự kiến còn có Thiên Vương tinh.
Bằng cách thu thập dữ liệu hồng ngoại, James Webb giúp quan sát một số đặc điểm như cực quang và Vết Đỏ Lớn (Great Red Spot - cơn bão rực lửa tồn tại hàng trăm năm) của Mộc tinh.
Hình ảnh Mộc tinh chụp bởi camera hồng ngoại gần (NIRCam) trên James Webb với Vết Đỏ Lớn, cực quang, các vành đai xung quanh cũng như 2 mặt trăng của Mộc tinh. Ảnh: NASA, ESA.
Độ chính xác cao của thiết bị quan sát giúp James Webb thu thập dữ liệu về các vật thể khó nhìn, chẳng hạn như vành đai ngoài Mộc tinh. Kính viễn vọng còn chụp lại hình ảnh rõ nhất trong 30 năm về các vành đai của Hải Vương tinh.
Sứ mệnh lớn khác của James Webb là nghiên cứu Hỏa tinh, bên cạnh các tàu thăm dò, vệ tinh được gửi đến trong những năm qua. Sau khi nắm rõ thành phần khí quyển, các nhà khoa học muốn sử dụng James Webb để tìm hiểu đặc điểm thời tiết của "hành tinh đỏ".
Khó khăn lớn nhất của James Webb là Hỏa tinh quá sáng và gần. Nếu nghiên cứu thành công, James Webb sẽ tạo nên cột mốc mới của kính viễn vọng không gian.
Mục đích khác của James Webb là tìm hiểu vòng đời các ngôi sao. Giới thiên văn đều biết giai đoạn hình thành tiền sao từ vật chất, tuy nhiên vẫn cần các nghiên cứu để mô tả chính xác quá trình ấy. Họ cũng đang tìm hiểu các khu vực hình thành sao, lý do sao có xu hướng hình thành theo cụm.
Hình ảnh được công bố ngày 16/11 từ James Webb chụp một tiền sao trong L1527, đám mây khí có hình giống đồng hồ cát. Ảnh: NASA, ESA.
Lợi thế của James Webb trong việc nghiên cứu vòng đời sao đến từ thiết bị hồng ngoại, giúp kính viễn vọng quan sát xuyên qua đám mây bụi, nhìn thấy không gian hình thành sao.
Những bức ảnh được công bố cho thấy sự phát triển của một số tiền sao và đám mây bụi của chúng, đơn cử như "cột sáng thế" (Pillars of Creation) thuộc Tinh vân Nebula.
Với công chúng, James Webb ghi dấu với những hình ảnh vũ trụ ấn tượng. Từ bức ảnh thiên hà được công bố từ tháng 7/2022, đến góc nhìn hoàn toàn mới về "cột sáng thế", Tinh vân Carina hay "Thiên hà Bánh xe", hình ảnh của James Webb xuất hiện trên khắp Internet trong năm 2022, và sẽ là những năm tiếp theo.