Kính James Webb và Hubble khác biệt ra sao ở vũ trụ sâu
So sánh kính James Webb và Hubble (James Webb Space Telescope) cho thấy bước nhảy vọt của thiên văn học hiện đại. Kính viễn vọng James Webb sở hữu gương chính 6,5 mét cùng công nghệ hồng ngoại sâu. Nhờ đó, nhân loại có thể nhìn thấy những cấu trúc vũ trụ từng vô hình trước mắt Hubble.
Gương chính kính James Webb và Hubble khác biệt về kích thước
Điểm khác biệt rõ rệt giữa kính James Webb và Hubble nằm ở hệ thống quang học. Theo thông tin từ NASA Science, gương chính của James Webb đạt đường kính 6,5 mét. Con số này vượt xa kích thước 2,4 mét trên gương của Hubble. Mức chênh lệch 4,1 mét mang lại diện tích hứng sáng lớn gấp nhiều lần. Kính dễ dàng thu nhận những luồng photon yếu ớt từ các thiên thể xa xôi.
Cấu trúc ghép nối từ 18 phân đoạn beryli mạ vàng
Gương chính của Hubble nặng tới 828 kg và chỉ có thể phóng nguyên khối lên quỹ đạo gần. Để giảm tải trọng phóng, các kỹ sư dùng vật liệu beryli siêu nhẹ. Gương chính của James Webb gồm 18 phân đoạn lục giác ghép nối tinh vi. Mỗi phân đoạn có đường kính 1,32 mét nhưng chỉ nặng khoảng 21 kg. Bề mặt các phân đoạn được phủ lớp vàng dày 100 nanomet để phản xạ hồng ngoại tối đa.
Từng phân đoạn gương có thể điều chỉnh vị trí với độ chuẩn xác cực cao. Hệ thống cho phép 18 phân đoạn lục giác hoạt động như một bề mặt hội tụ duy nhất. Phía trước gương chính, gương phụ hình tròn đường kính 0,74 mét được gắn trên giá đỡ gập. Bộ phận này thu nhận chùm sáng và chuyển hướng vào các cảm biến bên trong.
Kính James Webb và Hubble với sự đối lập bước sóng quan sát
Kính James Webb và Hubble có dải bước sóng ghi nhận rất khác biệt. Kính viễn vọng Hubble được thiết kế tối ưu cho ánh sáng khả kiến và tia cực tím ngắn. Phạm vi quan sát của Hubble chỉ vươn tới mức 2,5 micron ở cận hồng ngoại. Ánh sáng khả kiến thường bị các hạt bụi liên sao tán xạ và hấp thụ. Vì vậy, Hubble bị che khuất tầm nhìn khi hướng vào các vùng bụi rậm rạp.
Khả năng nhìn thấu những đám mây bụi dày đặc
Trái lại, kính James Webb hoạt động như đài quan sát hồng ngoại chuyên sâu. Cảm biến của kính mới có thể ghi nhận bước sóng hồng ngoại sâu lên tới 28,5 micron. Sóng hồng ngoại có bước sóng dài nên xuyên qua bụi khí dễ dàng. Các nhà khoa học nhờ đó nhìn thấu vào bên trong những đám mây bụi vũ trụ. Đây chính là nơi các ngôi sao và hệ hành tinh non trẻ đang thành hình.
Bên cạnh đó, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) xác nhận kính James Webb có độ nhạy rất cao. Thiết bị phát hiện được nguồn sáng mờ hơn tới 100 lần so với khả năng của Hubble. Khi so sánh kính James Webb và Hubble, sự kết hợp giữa gương lớn và cảm biến hồng ngoại đã mở ra góc nhìn mới. Những vùng không gian từng tăm tối nay hiện lên rất chi tiết.
Tầm nhìn hồng ngoại kính James Webb và Hubble vào vũ trụ sâu
Khám phá quá khứ là ý nghĩa khoa học lớn của kính James Webb và Hubble. Vũ trụ không ngừng giãn nở trong hàng chục tỷ năm qua. Hiện tượng này khiến ánh sáng từ các thiên hà đầu tiên bị dịch chuyển đỏ. Ánh sáng khả kiến ban đầu dần biến đổi thành bức xạ hồng ngoại khi tới Trái Đất.
Cột mốc quan sát ngược dòng thời gian
Hubble từng lập nên những kỳ tích lớn khi chụp các bức ảnh trường sâu. Dù vậy, giới hạn quang học khiến Hubble bỏ lỡ các thiên thể cổ xưa nhất. Kính James Webb sở hữu khả năng quan sát ngược thời gian hơn 13,5 tỷ năm. Cột mốc này tiến sát thời điểm xảy ra Vụ nổ lớn. Các nhà nghiên cứu ước tính kính sẽ ghi nhận những ngôi sao hình thành 200–300 triệu năm sau Big Bang.
Đài quan sát mới còn thúc đẩy việc khảo cứu bầu khí quyển ngoại hành tinh. Minh chứng rõ nét là bài viết về ngoại hành tinh lộ diện trên kính James Webb nhờ thuật toán FLIP. Phương pháp xử lý quang phổ trực tiếp giúp xác định nồng độ khí methane và hơi nước chuẩn xác.
Quỹ đạo hoạt động của kính James Webb và Hubble
Môi trường vận hành của kính James Webb và Hubble hoàn toàn khác nhau. Kính viễn vọng Hubble hoạt động tại quỹ đạo tầm thấp quanh Trái Đất ở độ cao 560 km. Vị trí gần gũi này từng cho phép các phi hành gia tiếp cận năm lần để sửa chữa và nâng cấp thiết bị.
Tấm chắn nhiệt 5 lớp bảo vệ cảm biến hồng ngoại
Kính James Webb không thể hoạt động tại quỹ đạo Trái Đất vì bức xạ nhiệt từ hành tinh chúng ta. Theo tài liệu của NASA Science, kính bay quanh điểm Lagrange L2 cách Trái Đất 1,5 triệu km. Khoảng cách này xa hơn gần 1,5 triệu km so với tầm bay của Hubble. Con người hoàn toàn không thể cử phi hành gia đến sửa chữa nếu xảy ra sự cố phần cứng.
Để ngăn sức nóng mặt trời, đài quan sát được trang bị tấm chắn nhiệt gồm 5 lớp màng bảo vệ. Tấm chắn này giúp cụm cảm biến hạ nhiệt độ xuống mức cực lạnh âm sâu. Nhờ đó, nhiệt lượng tự thân của kính không làm nhiễu tín hiệu thiên văn thu nhận.
Hai đài quan sát bổ trợ mở ra kỷ nguyên khám phá mới
Kính James Webb và Hubble không loại trừ nhau mà phối hợp rất chặt chẽ. Kính Hubble tiếp tục theo dõi vũ trụ ở dải ánh sáng khả kiến và tử ngoại. Thiết bị cung cấp dữ liệu giá trị về các hành tinh trong Hệ Mặt trời. Trong khi đó, kính James Webb đảm nhận nhiệm vụ thâm nhập vào các miền không gian xa xôi. Bạn đọc quan tâm có thể cập nhật thêm thông tin tại chuyên mục Khoa học của Tức Thời.
