Hãy tưởng tượng điều này: ánh sáng từ một hệ sao hình thành cách đây 13,5 tỷ năm — trước cả khi Hệ Mặt Trời của chúng ta ra đời — giờ đây mới đang chạm đến mắt chúng ta. Và chúng ta đang nhìn thấy nó.
Không phải bằng trí tưởng tượng, mà qua “đôi mắt vàng” sắc sảo của Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST). Đây không phải là khoa học viễn tưởng mà là khoa học đang diễn ra ngay lúc này.
Vậy chính xác thì kính viễn vọng này đã làm cách nào để nhìn thấy điều tưởng chừng không thể nhìn thấy? Tại sao nó lại quan trọng đến thế trong lĩnh vực thiên văn học? Và nó thực sự có thể tiết lộ gì về nguồn gốc của chúng ta?
Vấn Đề Của Việc Nhìn Về Quá Khứ
Điều đầu tiên cần hiểu: ánh sáng cần thời gian để di chuyển. Khi bạn nhìn lên Mặt Trăng, bạn đang thấy hình ảnh của nó cách đây khoảng 1,3 giây. Nhìn Mặt Trời là đang thấy nó như cách đây 8 phút. Vậy nên, khi chúng ta hướng kính viễn vọng về một hệ sao cách xa 13 tỷ năm ánh sáng, tức là ta đang nhìn thấy nó ở thời điểm… 13 tỷ năm trước.
Kính viễn vọng chính là cỗ máy thời gian.
Nhưng có một trở ngại: vật thể càng xa, ánh sáng của nó càng mờ và chuyển dần sang sắc đỏ. Đó là do sự giãn nở của vũ trụ khiến bước sóng ánh sáng bị kéo dài — hiện tượng gọi là "dịch chuyển đỏ" (redshift). Các thiên hà sơ khai dịch chuyển đỏ đến mức ánh sáng của chúng không còn nằm trong phổ khả kiến nữa. Và đó chính là lúc James Webb xuất hiện.
1. Vì Sao Webb Nhìn Thấy Những Điều Mà Hubble Không Thấy
Kính Hubble đã đạt được nhiều thành tựu vĩ đại. Nó mang đến cho chúng ta những hình ảnh ngoạn mục của các thiên hà, tinh vân, thậm chí là những thoáng nhìn đầu tiên về vũ trụ sơ khai. Nhưng Hubble chủ yếu quan sát trong vùng ánh sáng khả kiến và tử ngoại.
Trong khi đó, Kính James Webb được thiết kế để nhìn vào vùng hồng ngoại. Và điều đó là chìa khóa.
Ánh sáng hồng ngoại không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng chính là nơi mà ánh sáng từ những thiên hà cổ xưa đã chuyển tới sau hàng tỷ năm vũ trụ giãn nở. Hubble gần như không thể “nhìn thấy” chúng — còn Webb thì có thể.
Vậy điều gì khiến Webb trở nên đặc biệt?
1. Thị lực hồng ngoại – Các thiết bị của Webb được tinh chỉnh để bắt được ánh sáng yếu ớt, kéo dài từ những ngôi sao và thiên hà đầu tiên.
2. Gương phản xạ khổng lồ – Với đường kính 6,5 mét, gương của Webb lớn hơn hơn 2,5 lần so với Hubble, cho phép thu thập nhiều ánh sáng hơn rất nhiều.
3. Nhiệt độ siêu lạnh – Webb hoạt động ở nhiệt độ -370°F (khoảng -223°C), được bảo vệ bởi tấm chắn lớn cỡ sân tennis, để nhiệt lượng từ chính nó không làm nhiễu dữ liệu hồng ngoại.
Nói cách khác, nó giống như bạn chuyển từ đèn pin sang kính nhìn đêm — Webb không chỉ “chiếu sáng bóng tối” mà còn đọc được cả “nhiệt lượng từ quá khứ”.
2. Những Gì Webb Đã Khám Phá Được
Chỉ sau một thời gian ngắn vận hành, JWST đã đem đến những kết quả đáng kinh ngạc. Một trong những bất ngờ lớn nhất? Các thiên hà được hình thành sớm hơn và nhanh hơn nhiều so với dự đoán trước đây.
Ví dụ 1: Hệ sao GLASS-z13
Hệ sao này hiện đang giữ kỷ lục là hệ sao xa nhất từng được quan sát — ánh sáng từ nó bắt đầu hành trình chỉ 300 triệu năm sau Big Bang. So với tuổi vũ trụ hiện nay khoảng 13,8 tỷ năm, thì ta đang nhìn thấy một hệ sao từ khoảng 2% đầu tiên của lịch sử vũ trụ.
Ví dụ 2: Cấu trúc phức tạp xuất hiện sớm
Webb đã tiết lộ rằng ngay cả những thiên hà rất sớm cũng đã có cấu trúc rõ ràng và trưởng thành hơn nhiều so với lý thuyết trước đây. Một số thiên hà có hình xoắn ốc hoặc chứa lỗ đen siêu lớn — những đặc điểm mà giới khoa học không ngờ sẽ xuất hiện sớm như vậy.
Những khám phá này buộc các nhà thiên văn học phải điều chỉnh lại các mô hình về sự hình thành sao và thiên hà, và đặt lại câu hỏi về tốc độ tiến hóa của vũ trụ.
3. Không Chỉ Thiên Hà: Webb Còn Quan Sát Cả Ngoại Hành Tinh
Dù mục tiêu chính của JWST là nghiên cứu vũ trụ sơ khai, nhưng nó còn đang làm một điều chưa từng có: phân tích khí quyển của các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời.
Năm 2023, Webb đã phát hiện carbon dioxide trong khí quyển của hành tinh WASP-39b, và thậm chí còn phát hiện dấu hiệu của hơi nước và mây ở các thế giới xa xôi khác. Điều này mở ra hy vọng trong việc tìm kiếm những hành tinh có thể hỗ trợ sự sống — hoặc ít nhất là có các thành phần cần thiết để hình thành sự sống.
Công nghệ Webb sử dụng gọi là quang phổ truyền qua (transit spectroscopy), phân tích ánh sáng từ ngôi sao đi xuyên qua bầu khí quyển của hành tinh khi nó di chuyển qua trước ngôi sao. Mỗi phân tử hấp thụ ánh sáng ở bước sóng riêng, từ đó cho ta biết hành tinh đó chứa những gì.
4. Điều Này Có Ý Nghĩa Gì Với Chúng Ta?
Vì sao những điều này lại quan trọng với cả những người không khoác áo phòng thí nghiệm? Bởi vì việc nhìn lại quá khứ vũ trụ giúp chúng ta hiểu nền móng của chính thực tại — cách các ngôi sao hình thành, thiên hà phát triển, và những yếu tố đầu tiên tạo nên sự sống đã ra đời như thế nào. James Webb không chỉ là một kính viễn vọng. Nó là cánh cửa nhìn về tổ tiên vũ trụ của chúng ta. Mỗi photon mà nó thu được từ không gian sâu thẳm đều mang thông tin cổ xưa hơn cả Trái Đất. Và bằng cách giải mã những tín hiệu đó, ta đang đọc chính câu chuyện khởi nguồn của mình.
Nếu bạn có thể nhìn về quá khứ — không chỉ quá khứ của riêng bạn, mà là của cả vũ trụ — bạn có muốn ngắm nhìn không?
Kính James Webb đang làm điều đó, từng photon hồng ngoại một. Vậy lần tới khi bạn ngước nhìn bầu trời đêm, hãy nhớ rằng: ở đâu đó ngoài kia, có một kính viễn vọng đang theo dõi ánh sáng từ những ngôi sao đầu tiên từng tồn tại. Bạn hy vọng chúng ta sẽ khám phá ra điều gì tiếp theo?
