Chúng ta đều đã từng nhìn qua kính thiên văn một lần nào đó—có thể là để ngắm Mặt Trăng hoặc nhìn thoáng qua một hành tinh. Nhưng bạn đã bao giờ tự hỏi chúng thực sự hoạt động như thế nào và tại sao chúng lại quan trọng đối với khoa học và khám phá?

Hãy cùng khám phá thế giới kỳ diệu của kính thiên văn, sự tiến hóa của chúng và lý do tại sao chúng mạnh mẽ hơn rất nhiều so với vẻ ngoài.

Từ chiếc kính đơn giản đến các vì sao

Câu chuyện bắt đầu vào đầu những năm 1600 tại Hà Lan. Lúc bấy giờ, những thợ làm kính tài năng như Hans Lippershey, Zacharias Janssen và Jacob Metius đang thử nghiệm với các thấu kính. Năm 1608, Hans Lippershey thậm chí đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho một thiết bị có thể phóng đại các vật thể ở xa. Điều này đã làm dấy lên sự quan tâm mạnh mẽ trên khắp châu Âu. Chỉ trong vòng một năm, Galileo đã tự chế tạo chiếc kính của riêng mình và bắt đầu nghiên cứu các ngôi sao.

Cuộc chơi với gương: Phản chiếu ánh sáng để nhìn rõ hơn

Ngay sau những chiếc kính thiên văn đầu tiên, các nhà khoa học nhận ra rằng họ có thể dùng gương thay vì thấu kính để thu ánh sáng. Điều này dẫn đến sự ra đời của kính thiên văn phản xạ. Năm 1668, Isaac Newton đã tạo ra phiên bản hoạt động đầu tiên—giờ đây được gọi là kính thiên văn Newton. Gương đã giúp khắc phục các vấn đề như méo màu và cho phép thiết kế nhỏ gọn hơn, điều này đặc biệt hữu ích khi các nhà thiên văn học muốn nhìn xa hơn nữa.

Khắc phục sự mờ màu: Sức mạnh của thấu kính không sắc

Năm 1733, thấu kính không sắc (achromatic lens) được phát minh để sửa lỗi màu xuất hiện khi sử dụng một thấu kính đơn. Điều này giúp hình ảnh sắc nét hơn và kính thiên văn ngắn gọn, dễ sử dụng hơn. Dù kính phản xạ không gặp vấn đề về màu sắc, nhưng các gương kim loại của chúng lại dễ bị gỉ và nhanh mờ. Bước đột phá thực sự xuất hiện vào năm 1857 với các gương kính tráng bạc—và sau đó là nhôm vào những năm 1930. Những lớp phủ này mang đến hình ảnh trong trẻo và bền lâu.

Lớn hơn, thông minh hơn, mạnh hơn: Kính thiên văn hiện đại chiếm lĩnh

Ngày nay, tất cả các kính thiên văn lớn đều sử dụng gương. Chúng có kích thước khổng lồ—một số rộng hơn 10 mét, và thậm chí những chiếc lớn hơn (30–40 mét) đang được lên kế hoạch. Nhưng không chỉ dừng lại ở kích thước. Từ thế kỷ 20, kính thiên văn đã mở rộng phạm vi quan sát vượt ra khỏi ánh sáng nhìn thấy. Giờ đây, chúng ta có thể phát hiện sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, tia cực tím, và thậm chí cả tia X.

Phân loại: Từ ánh sáng đến sóng vô hình

Kính thiên văn không chỉ dành cho việc ngắm sao nữa. Chúng có thể được phân nhóm dựa trên loại ánh sáng—hay bức xạ—chúng phát hiện:

- Kính thiên văn quang học: Thấy ánh sáng nhìn thấy (như mắt người).

- Kính thiên văn hồng ngoại: Phát hiện nhiệt và ánh sáng vượt xa vùng đỏ.

- Kính thiên văn tia cực tím và tia X: Phát hiện năng lượng từ các vật thể nóng hơn và cực đoan hơn.

- Kính thiên văn vô tuyến: Thu các tín hiệu có bước sóng dài, thậm chí từ các thiên hà khác!

Kính thiên văn không gian James Webb, chẳng hạn, sử dụng gương tráng vàng để phản chiếu ánh sáng hồng ngoại. Và kính thiên văn Hubble cho phép chúng ta nhìn từ tia cực tím đến gần hồng ngoại, tất cả từ ngoài bầu khí quyển Trái Đất.

Trên đất hay trong không gian? Vị trí đặt kính thiên văn rất quan trọng

Vị trí đặt kính thiên văn có vai trò rất quan trọng. Bầu khí quyển Trái Đất chặn hầu hết các loại bức xạ, vì vậy từ mặt đất, chúng ta chỉ có thể quan sát ánh sáng nhìn thấy, gần hồng ngoại, và một số sóng vô tuyến. Đó là lý do tại sao nhiều kính thiên văn tiên tiến được phóng lên quỹ đạo. Chúng tránh được mây, thời tiết và ô nhiễm—mang lại tầm nhìn rõ ràng, rộng lớn hơn về vũ trụ.

Không chỉ dành cho các nhà khoa học—chúng ta cũng có thể sử dụng

Trong khi các nhà chuyên môn sử dụng các đài quan sát khổng lồ, nhiều người trong chúng ta tận hưởng kính thiên văn tại nhà, trong trường học hoặc tại các đài quan sát địa phương. Một số kính được thiết kế cho các nhiệm vụ đặc biệt, như quan sát sao chổi hoặc nghiên cứu Mặt Trời. Các kính thiên văn vô tuyến, như tổ hợp Very Large Array ở New Mexico, thậm chí còn hoạt động cùng nhau để tạo thành một kính thiên văn ảo khổng lồ bằng cách liên kết các ăng-ten trên khoảng cách dài.

Vậy điều gì khiến kính thiên văn trở nên kỳ diệu?

Về cơ bản, kính thiên văn chỉ làm một việc—thu ánh sáng. Nhưng loại ánh sáng nào, cách chúng làm điều đó, và những gì chúng tiết lộ đã thay đổi hoàn toàn cách chúng ta nhìn nhận vũ trụ. Từ việc phát hiện các thiên hà cách xa hàng triệu năm ánh sáng đến việc khám phá nhiệt độ vô hình hay tín hiệu vô tuyến, chúng đã giúp chúng ta trả lời những câu hỏi lớn về vũ trụ.

Cùng ngắm sao với chúng tôi!

Vậy, khi bạn ngắm bầu trời đêm, hãy nhớ rằng—bạn đang bước vào một câu chuyện trải dài qua không gian và thời gian. Từ việc ngắm sao ngay tại sân sau đến khám phá không gian sâu thẳm với những kính thiên văn tiên tiến nhất, mỗi cái nhìn lên bầu trời mang chúng ta đến gần hơn với những kỳ quan bên trên. Bạn đã từng có khoảnh khắc nào ngắm sao khiến bạn không thể rời mắt? Hãy chia sẻ câu chuyện của bạn—chúng tôi rất muốn nghe về cách những ngôi sao đã truyền cảm hứng cho bạn!