Kính viễn vọng Nancy Grace Roman: bước nhảy mới trong săn tìm hành tinh có thể sống

Khả năng nhìn xuyên ánh sáng chói để phát hiện các thế giới mờ

Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman của NASA vừa được phóng lên không gian, mang theo hy vọng mở rộng tầm quan sát đối với những hành tinh ngoại đạo, các thiên hà xa và các vật thể mờ. Thiết kế của Roman tập trung vào việc nhìn thấy những mục tiêu rất mờ nằm sát bên những ngôi sao sáng — điều vốn khó với nhiều kính thiên văn hiện có.

Thiết bị trung tâm: coronagraph giúp che lấp ánh sáng ngôi sao

Yếu tố then chốt cho nhiệm vụ tìm kiếm hành tinh của Roman là coronagraph, một hệ quang học được tích hợp nhằm giảm bớt ánh sáng trực tiếp phát ra từ sao chủ. Khi ánh sáng chói bị triệt tiêu hoặc giảm cường độ, những chi tiết mờ như vành bụi, đĩa hành tinh hoặc bản thân hành tinh — vốn bị lu mờ — mới có thể lộ diện. Với độ nhạy cao hơn so với đời trước, thiết bị này cho phép Roman phát hiện những hành tinh có kích thước cỡ Sao Mộc hoặc Sao Thổ quay quanh các ngôi sao khác.

Hệ thống chủ động: gương biến dạng để duy trì độ chính xác

Coronagraph trên Roman không phải là một bộ lọc thụ động. Nó hoạt động chủ động bằng cách thay đổi hình dạng gương theo thời gian thực. Cơ chế này nhằm bù cho các rung động nhỏ, dao động nhiệt và sai số cơ học, giúp duy trì độ chính xác cần thiết khi săn tìm những mục tiêu có độ tương phản rất thấp so với sao chủ.

Roman so với Hubble và James Webb: không phải thay thế nhưng bổ sung

Mặc dù cả Hubble và James Webb đều từng sử dụng coronagraph, Roman được kỳ vọng cải thiện khả năng phát hiện mục tiêu mờ hơn từ 100 đến 1.000 lần so với các hệ thống trước đây. Thay vì thay thế những kính hiện diện, Roman mang đến năng lực khảo sát ở diện rộng và tốc độ thu thập dữ liệu lớn để bổ sung cho những phát hiện chi tiết của các kính khác.

Mục tiêu khoa học: từ ngoại hành tinh đến vật chất tối và năng lượng tối

Roman có hai nhóm nhiệm vụ chính: một là săn tìm và quan sát các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời; hai là khảo sát vũ trụ sâu rộng để hỗ trợ nghiên cứu vật chất tối và năng lượng tối. Kính viễn vọng sẽ dùng các phương pháp như đo hiệu ứng thấu kính hấp dẫn và quan sát siêu tân tinh để tìm hiểu phân bố vật chất và tốc độ giãn nở của vũ trụ.

Khả năng khảo sát diện rộng: nhanh và lớn hơn

So sánh về trường nhìn, Roman có vùng quan sát rộng hơn Hubble hơn 100 lần và khả năng khảo sát nhanh hơn tới 1.000 lần. Nhờ đó, thay vì chụp từng mục tiêu riêng lẻ, Roman có thể lập bản đồ vùng trời lớn, phát hiện hàng tỷ thiên hà, ghi nhận hàng nghìn vụ nổ siêu tân tinh và theo dõi hàng chục tỷ ngôi sao trong suốt sứ mệnh của nó.

Vai trò của Roman đối với các dự án tương lai

Dữ liệu và kinh nghiệm công nghệ từ Roman được kỳ vọng sẽ đóng góp vào ý tưởng và thiết kế của các kính viễn vọng thế hệ tiếp theo, trong đó NASA có mục tiêu phát triển một Habitable Worlds Observatory. Mục tiêu dài hạn là chụp ảnh trực tiếp các hành tinh giống Trái đất và phân tích thành phần khí quyển để tìm dấu hiệu hóa học liên quan tới sự sống. Dominic Benford, nhà khoa học chương trình Roman tại NASA, nhận xét rằng Roman sẽ không trực tiếp hoàn tất mục tiêu này, nhưng những đóng góp của nó sẽ tạo tiền đề cần thiết.

Hành trình đặt quỹ đạo và dữ liệu truyền về Trái Đất

Kính viễn vọng được phóng bằng tên lửa Falcon Heavy của SpaceX — cất cánh vào buổi sáng theo giờ miền Đông Mỹ — và sau khoảng 10 phút đã đi vào quỹ đạo ban đầu. Sau khi phóng, Roman cần khoảng ba tháng để di chuyển đến Điểm Lagrange 2 (L2), nơi cách Trái Đất xấp xỉ 1,6 triệu km và là vị trí hoạt động của James Webb. Khi ổn định, hệ thống sẽ truyền về Trái Đất một lượng lớn dữ liệu, ước tính khoảng 1 terabyte mỗi ngày; toàn bộ dữ liệu sẽ được xử lý và công bố để phục vụ cộng đồng nghiên cứu.

Quy mô, thời gian phát triển và phạm vi sứ mệnh

Roman là dự án có quy mô lớn, với tổng ngân sách khoảng 4,3 tỷ USD. Thiết kế và phát triển kính trải qua gần một thập kỷ trước khi hoàn thiện và được cộng đồng khoa học xếp vào danh sách ưu tiên cách đây khoảng 16 năm. Sứ mệnh chính được hoạch định trong vòng 5 năm hoạt động, với mục tiêu xây dựng nguồn dữ liệu phong phú cho các nhà thiên văn trên toàn thế giới.

Những điều cần lưu ý khi đọc dữ liệu ban đầu

Số lượng dữ liệu khổng lồ và khả năng quan sát diện rộng của Roman có nghĩa là các khám phá ban đầu cần được xác minh bằng các phép đo bổ sung. Một số kết luận lớn về vật chất tối hay bằng chứng về ngoại hành tinh thân thiện với sự sống sẽ cần sự kết hợp giữa quan sát của nhiều công cụ và phân tích thận trọng trước khi đưa ra khẳng định.

Di sản của tên gọi và nguồn cảm hứng

Kính viễn vọng mang tên Nancy Grace Roman nhằm vinh danh vị nhà thiên văn học có vai trò quan trọng đối với lịch sử kính viễn vọng không gian của NASA. Bà là nữ nhà khoa học đã thúc đẩy việc chế tạo Kính viễn vọng Không gian Hubble và thường được gọi là người đã góp phần thực hiện dự án đó. Thông tin sinh học công khai cho biết bà sinh tại Nashville, Tennessee, và có những đóng góp nổi bật trước khi qua đời vào cuối năm 2018.

Ghi nhớ

Với coronagraph chủ động, trường nhìn rộng và lưu lượng dữ liệu lớn, Roman đặt mục tiêu vừa mở rộng phạm vi quan sát vũ trụ vừa cung cấp nền tảng công nghệ cho các dự án trong tương lai. Những phát hiện đầu tiên từ kính có thể làm sáng tỏ nhiều câu hỏi về cấu trúc lớn của vũ trụ và tìm kiếm các hành tinh có môi trường phù hợp cho sự sống.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Kính viễn vọng Nancy Grace Roman lên quỹ đạo bằng tên lửa nào?

Nó được phóng bằng tên lửa Falcon Heavy của SpaceX, theo dữ liệu công bố về lần phóng gần đây.

Roman sẽ đặt chỗ hoạt động ở đâu trong không gian?

Sau khi rời bệ phóng, kính dự kiến mất khoảng ba tháng để tới Điểm Lagrange 2 (L2), nơi có khoảng cách gần 1,6 triệu km so với Trái Đất.

Tại sao coronagraph lại quan trọng đối với việc tìm kiếm hành tinh?

Coronagraph giúp che bớt ánh sáng trực tiếp từ sao chủ, cho phép phát hiện các vật thể mờ nằm sát sao đó, như hành tinh hoặc đĩa bụi, vốn bị lu mờ nếu không có thiết bị này.