Mảng rất lớn (VLA) là một trong những kính viễn vọng vô tuyến mạnh nhất thế giới, nằm trên vùng đồng bằng hoang vắng của New Mexico, Hoa Kỳ.
Cơ sở đáng chú ý này bao gồm 27 ăng-ten đĩa lớn được sắp xếp theo hình chữ Y, trải rộng trên diện tích 22 dặm (36 km).
VLA không chỉ là một kính thiên văn đơn lẻ mà là một tập hợp nhiều máy thu vô tuyến hoạt động cùng nhau để khám phá những vùng xa nhất của vũ trụ bằng cách thu sóng điện từ phát ra từ các thiên thể trong dải tần số vô tuyến. Nó đóng vai trò quan trọng trong thiên văn học hiện đại, giúp các nhà khoa học hiểu mọi thứ từ quá trình hình thành sao đến hành vi của các hố đen siêu lớn.
Lịch sử của VLA bắt nguồn từ cuối những năm 1970 khi các nhà khoa học và kỹ sư nhận ra nhu cầu về một kính thiên văn vô tuyến lớn hơn, có khả năng hơn bất kỳ thứ gì tồn tại vào thời điểm đó. Thiên văn học vô tuyến, cho phép phát hiện sóng vô tuyến từ các vật thể thiên văn xa xôi, đã có những đóng góp đáng kể vào sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ. Tuy nhiên, để thu thập dữ liệu chi tiết hơn và có độ phân giải cao hơn, các nhà khoa học cần một hệ thống lớn hơn và nhạy hơn nhiều.
Việc xây dựng VLA bắt đầu vào năm 1978 và hoàn thành vào năm 1980. Sau đó, VLA được nâng cấp vào năm 2000 với các thiết bị mới để tăng cường độ nhạy và khả năng xử lý dữ liệu, củng cố danh tiếng là một trong những thiết bị hàng đầu trong lĩnh vực này.
Welcome to the Very Large Array
Video by The National Radio Astronomy Observatory NRAO
Cách thức hoạt động của VLA thật hấp dẫn. Mỗi ăng-ten trong số 27 ăng-ten của nó, có đường kính 25 mét (82 feet), thu thập các tín hiệu vô tuyến được gửi đến một đơn vị xử lý trung tâm. Dữ liệu này sau đó được kết hợp và phân tích, về cơ bản tạo ra một kính thiên văn tổng hợp khổng lồ. Sự tách biệt giữa các ăng-ten cho phép VLA đạt được độ phân giải tương đương với độ phân giải của một kính thiên văn khẩu độ đơn lớn hơn nhiều.
Cấu hình của mảng có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào mục tiêu nghiên cứu, từ một sự sắp xếp nhỏ gọn hơn cho các nghiên cứu có độ phân giải cao đến một cấu hình trải rộng hơn cho các cuộc khảo sát bầu trời rộng hơn. Một trong những lợi thế chính của VLA là khả năng quan sát các vật thể vô hình đối với kính thiên văn quang học.
Sóng vô tuyến có thể đi qua các đám mây bụi che khuất ánh sáng khả kiến, cho phép VLA nghiên cứu các hiện tượng như sự hình thành các ngôi sao mới, cấu trúc của các thiên hà xa xôi và từ trường bao quanh các lỗ đen. Vai trò của nó trong việc khám phá và nghiên cứu các sao xung, sao quasar và thậm chí cả bức xạ nền vi sóng vũ trụ—ánh sáng mờ nhạt của Vụ nổ lớn—đã cung cấp những hiểu biết quan trọng về nguồn gốc và cấu trúc của vũ trụ.
Hơn nữa, VLA còn hỗ trợ theo dõi các vật thể trong hệ mặt trời, bao gồm vệ tinh và tàu thăm dò không gian, đóng góp cho cả khoa học cơ bản và các ứng dụng thực tế.
Ngoài những đóng góp về mặt khoa học, VLA còn được biết đến với những đóng góp về công nghệ và kỹ thuật. Các ăng-ten của mảng được trang bị các thiết bị điện tử tiên tiến, bao gồm các máy thu có thể phát hiện nhiều tần số vô tuyến. Những tiến bộ này trong việc phát hiện sóng vô tuyến cũng đã tìm thấy các ứng dụng ngoài thiên văn học, bao gồm các công nghệ truyền thông và quốc phòng.
Hơn nữa, vị trí xa xôi của VLA trong bối cảnh khắc nghiệt của Tây Nam nước Mỹ đã đòi hỏi các kỹ sư phải vượt qua những thách thức liên quan đến khí hậu, địa hình và kết nối. Đây là minh chứng cho sự khéo léo của con người khi VLA vẫn tiếp tục hoạt động hiệu quả sau hơn 40 năm hoạt động.
Trong nhiều năm qua, VLA đã tham gia vào nhiều khám phá mang tính đột phá. Có lẽ một trong những khám phá thú vị nhất là vai trò của nó trong việc xác nhận sự tồn tại của chân trời sự kiện xung quanh một lỗ đen. Vào năm 2019, sự hợp tác của các kính viễn vọng vô tuyến trên toàn thế giới, bao gồm cả VLA, đã chụp được hình ảnh đầu tiên về chân trời sự kiện của một lỗ đen—một kỳ tích trước đây được cho là không thể.
Nhìn về tương lai, VLA tiếp tục đóng vai trò chủ chốt trong lĩnh vực thiên văn vô tuyến. Là một phần của Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO), VLA liên tục được cập nhật để duy trì vị thế là cơ sở nghiên cứu hàng đầu thế giới.
Các dự án mới, chẳng hạn như Mảng rất lớn thế hệ tiếp theo (ngVLA), đang được tiến hành để nâng cao hơn nữa khả năng của mảng.
Thông qua các quan sát của mình, VLA tiếp tục mở rộng ranh giới những gì chúng ta biết, cho phép nhân loại nhìn sâu hơn vào vũ trụ, trả lời một số câu hỏi lâu đời nhất đồng thời nêu ra những câu hỏi mới sẽ thúc đẩy nghiên cứu trong tương lai trong nhiều thập kỷ tới!
