Ý nghĩa của Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman

Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman (thường được gọi là Kính viễn vọng Roman) dự kiến ​​sẽ được phóng vào không gian vào ngày 30 tháng 8 năm 2026. Nó sẽ được đặt và hoạt động từ một quỹ đạo gần như dạng quầng sáng xung quanh điểm Lagrange thứ hai (L2) giữa Mặt Trời và Trái Đất, nằm gần Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) ở khoảng cách 1.5 triệu km so với Trái Đất. Được dành riêng cho việc nghiên cứu vật chất tối, năng lượng tối và các hành tinh ngoài hệ mặt trời, Kính viễn vọng Roman sẽ thực hiện các cuộc khảo sát quy mô lớn trên hơn một tỷ thiên hà và cụm thiên hà, lập bản đồ sự phân bố và tiến hóa của vật chất, đồng thời đo lường lịch sử giãn nở của vũ trụ. Điều này sẽ cung cấp cái nhìn về tác động của vật chất tối và năng lượng tối lên hình dạng và sự phân bố của các thiên hà và cụm thiên hà trong vũ trụ. Nó sẽ quan sát các siêu tân tinh loại Ia ở xa, đóng vai trò là dấu vết của sự giãn nở gia tốc của vũ trụ để đặc trưng hóa năng lượng tối. Sử dụng kỹ thuật vi thấu kính, chụp ảnh trực tiếp và quan sát quá cảnh, kính viễn vọng Roman cũng sẽ tìm kiếm và nghiên cứu các hành tinh ngoài hệ mặt trời và dự kiến ​​sẽ phát hiện hơn 100,000 hành tinh khi chúng đi ngang qua ngôi sao chủ của mình. Roman sẽ chụp được những hình ảnh lớn hơn và cung cấp cái nhìn tổng quan, trong khi kính viễn vọng James Webb thực hiện các quan sát mạnh mẽ hơn, nhìn xa hơn về quá khứ với độ phân giải cao hơn. Cả hai cùng nhau có thể hỗ trợ rất nhiều cho các nghiên cứu thiên văn. 

Từ thời tiền sử, các thiên thể (như sao, hành tinh và mặt trăng) và chuyển động tuần hoàn của chúng trên bầu trời đêm luôn thu hút sự tò mò của con người. Việc quan sát vị trí và quy luật chuyển động của các vì sao trên bầu trời đêm từ lâu đã được sử dụng để xác định phương hướng và định vị trong các chuyến đi biển. Phát minh ra kính viễn vọng – thiết bị quan sát các vật thể ở xa bằng cách phát xạ, hấp thụ hoặc phản xạ bức xạ điện từ – vào đầu thế kỷ 17 ^là một cột mốc quan trọng vì nó đã giúp khắc phục những hạn chế của việc quan sát bằng mắt thường và cho phép thực hiện các quan sát thiên văn chi tiết. Ban đầu, kính viễn vọng quang học chiếm ưu thế trong lĩnh vực này, tuy nhiên, chẳng bao lâu sau, kính viễn vọng vô tuyến và kính viễn vọng mặt trời đã được ứng dụng trong lĩnh vực thiên văn học đang phát triển nhanh chóng. Sau đó, người ta nhận ra rằng các quan sát thiên văn được thực hiện bằng kính viễn vọng đặt trên Trái đất bị biến dạng do nhiễu loạn trong khí quyển Trái đất. Một giải pháp khả thi là đặt kính viễn vọng trong không gian vì kính viễn vọng đặt trong không gian mang lại lợi thế về hình ảnh rõ nét, khả năng tiếp cận phổ rộng hơn và tầm nhìn không gian sâu hơn so với kính viễn vọng đặt trên Trái đất.

Kính viễn vọng không gian

Ý tưởng về kính viễn vọng đặt trong không gian được Lyman Spitzer đề xuất vào năm 1946. Người ta cho rằng các quan sát được thực hiện bởi kính viễn vọng đặt trong không gian sẽ không bị biến dạng do bầu khí quyển nhiễu loạn của Trái đất gây ra. Ngoài ra, kính viễn vọng không gian cũng có thể quan sát được các bước sóng tia cực tím, tia X và tia hồng ngoại bị hấp thụ bởi các phân tử không khí trong khí quyển. Đài quan sát thiên văn quỹ đạo 2 (OAO-2), thường được biết đến với tên gọi Stargazer, là kính viễn vọng không gian đầu tiên thành công trong việc thực hiện các quan sát trong dải tia cực tím. Nó được phóng vào năm 1968 và hoạt động cho đến năm 1973. 

Kính viễn vọng không gian Hubble có lẽ là kính viễn vọng không gian được biết đến rộng rãi nhất. Đây là một đài quan sát quang học lớn, được phóng lên vào năm 1990. Nằm ở độ cao khoảng 540 km so với Trái đất trong quỹ đạo Trái đất tầm thấp, kính viễn vọng Hubble đã hoạt động trong 35 năm qua. Các quan sát trường sâu của nó đã tiết lộ hàng ngàn thiên hà xa xôi chưa từng được biết đến trước đây. Nó cũng đã đóng góp vào việc tính toán chính xác tuổi và tốc độ giãn nở của vũ trụ và được coi là một cột mốc quan trọng trong quan sát thiên văn từ không gian. 

Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) là một cái tên quan trọng khác. Được phóng lên vào ngày 25 tháng 12 năm 2021, JWST là kính viễn vọng không gian lớn nhất và mạnh nhất cho đến nay. Không giống như Hubble, một đài quan sát quang học ở quỹ đạo Trái đất tầm thấp, JWST là một đài quan sát hồng ngoại nằm ở điểm Lagrange thứ hai (L2), cách Trái đất khoảng 1.5 triệu km. Được dành riêng cho việc nghiên cứu vũ trụ sơ khai, JWST được thiết kế để quan sát ngược trở lại hơn 13.5 tỷ năm để ghi lại hình thành các thiên hà đầu tiên sau Vụ nổ lớn. Trong năm năm hoạt động vừa qua, JWST đã cách mạng hóa lĩnh vực thiên văn học, đặc biệt là nghiên cứu về vũ trụ sơ khai.

Kính viễn vọng Không gian La Mã Nancy Grace

Dự kiến ​​được phóng vào ngày 30 tháng 8 năm 2026, Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman, hay đơn giản là Kính viễn vọng Roman, được đặt theo tên của Nancy Grace Roman, nhà thiên văn học trưởng đầu tiên của NASA, người được ghi nhận là đã tiên phong trong dự án Kính viễn vọng không gian Hubble. Không giống như Hubble được đặt trong quỹ đạo Trái đất tầm thấp, Roman sẽ được đặt và hoạt động từ một quỹ đạo gần như hình vòng cung xung quanh điểm Lagrange thứ hai (L2) giữa Mặt trời và Trái đất, nằm gần vị trí của Kính viễn vọng không gian JWST ở khoảng cách 1.5 triệu km so với Trái đất.  

Kính viễn vọng Roman khi được triển khai hoàn toàn sẽ dài hơn 12.7 mét và rộng hơn 4.4 mét. Độ phân giải và độ nhạy của nó sẽ tương đương với kính viễn vọng Hubble nhờ vào kích thước gương chính cùng loại (đường kính 2.4 mét). 

Tuy nhiên, kính viễn vọng Roman sẽ có trường nhìn rộng gấp 100 lần nhờ camera hồng ngoại gần đa băng tần 300 megapixel có tên gọi là Wide Field Instrument (WFI), cung cấp khả năng chụp ảnh và quang phổ trường rộng. Trường nhìn rộng với hình ảnh độ phân giải cao và tốc độ khảo sát nhanh sẽ cho phép kính viễn vọng Roman thực hiện các cuộc khảo sát quy mô lớn trên hơn một tỷ thiên hà và cụm thiên hà, lập bản đồ sự phân bố và tiến hóa của vật chất cũng như đo lường lịch sử giãn nở của vũ trụ. Điều này sẽ giúp hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của vật chất tối và năng lượng tối đến hình dạng và sự phân bố của các thiên hà và cụm thiên hà trong vũ trụ. 

Kính viễn vọng Roman cũng sẽ quan sát các siêu tân tinh loại Ia ở xa, đóng vai trò như những dấu vết của sự giãn nở gia tốc của vũ trụ để xác định đặc điểm của năng lượng tối. Rõ ràng, thiết bị trường rộng (WFI) sẽ đóng vai trò chủ chốt trong nghiên cứu vật chất tối và năng lượng tối của kính viễn vọng Roman. Do vai trò tiên phong của thiết bị trường rộng, Roman trước đây được gọi là Kính viễn vọng khảo sát hồng ngoại trường rộng (WFIRST).  

Kính viễn vọng Roman cũng sẽ tìm kiếm và nghiên cứu các hành tinh ngoài hệ mặt trời. Nó sẽ sử dụng phương pháp vi thấu kính, chụp ảnh trực tiếp và quan sát quá cảnh để thực hiện điều này. Các quan sát của Roman dự kiến ​​sẽ tiết lộ hơn 100,000 hành tinh ngoài hệ mặt trời khi chúng đi ngang qua ngôi sao chủ của mình. Thiết bị chụp chắn ánh sáng (Coronagraph Instrument) trên kính viễn vọng Roman sẽ chặn ánh sáng chói mạnh từ ngôi sao và chụp ảnh các hành tinh ngoài hệ mặt trời và các đĩa mảnh vụn quay quanh chúng. 

Như vậy, Roman sẽ đóng góp vào việc nghiên cứu vật chất tối, năng lượng tối và các hành tinh ngoài hệ mặt trời. 

Kính viễn vọng La Mã và Kính viễn vọng James Webb 

Cả hai kính viễn vọng không gian Nancy Roman và James Webb sẽ hoạt động đồng thời. Cả hai chủ yếu nghiên cứu vũ trụ bằng ánh sáng hồng ngoại, tuy nhiên, chúng khác nhau về khả năng chụp ảnh nhưng có thể bổ sung cho nhau trong việc nghiên cứu các hiện tượng thiên văn. 

Trong khi Kính viễn vọng trường rộng (WFI) cho phép Roman chụp được những hình ảnh lớn hơn (lớn hơn 50 lần so với Webb) và cung cấp cái nhìn tổng quan, Kính viễn vọng James Webb lại thực hiện các quan sát mạnh mẽ hơn, nhìn xa hơn về quá khứ với độ phân giải cao hơn. Điều này là do gương chính của Webb lớn hơn nhiều (6.5 mét) so với gương của Roman (2.4 mét). 

Tầm nhìn bao quát của Roman và những quan sát sắc bén của Webb, khi kết hợp lại, có thể là trợ giúp đắc lực cho các nghiên cứu thiên văn. 

Kính viễn vọng Roman sẽ có thời gian hoạt động chính là năm năm, và một nhiệm vụ mở rộng kéo dài năm năm nữa. 

***

Tài liệu tham khảo: 

1. NASA. Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman. Có sẵn tại https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/
2. Kính viễn vọng không gian Roman của NASA bắt đầu các hoạt động tích hợp chuẩn bị cho việc phóng. Đăng ngày 10 tháng 8 năm 2026. Có sẵn tại https://science.nasa.gov/blogs/roman/2026/08/10/nasas-roman-telescope-team-begins-integrated-operations-for-launch/
3. Vũ trụ kỳ thú của NASA – Loạt phim Roman: Góc nhìn mới của NASA về Vũ trụ tối. Mùa 13, Tập 1. Đăng tải ngày 11 tháng 8 năm 2026. Có sẵn tại https://www.nasa.gov/podcasts/curious-universe/roman-series-nasas-new-view-of-the-dark-universe/
4. Vũ trụ kỳ thú của NASA – Loạt phim Roman: Sao Mộc quanh các mặt trời khác. Mùa 13, Tập 2. Đăng tải ngày 18 tháng 8 năm 2026. Có sẵn tại https://www.nasa.gov/podcasts/curious-universe/roman-exoplanets/
5. Bartusek, LML, và cộng sự. “Việc triển khai và những thách thức của Đài quan sát Kính viễn vọng Không gian Nancy Grace Roman,” Hội nghị Hàng không Vũ trụ IEEE 2022 (AERO), Big Sky, MT, Hoa Kỳ, 2022, trang 01-14, DOI: https://doi.org/10.1109/AERO53065.2022.9843415

***

Các bài liên quan: 

1. Sao lùn nâu (BD): Kính thiên văn James Webb xác định vật thể nhỏ nhất được hình thành theo cách giống như ngôi sao  (5 tháng 1 2024) 
2. Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST): Đài quan sát không gian đầu tiên dành riêng cho việc nghiên cứu vũ trụ sơ khai  (6 tháng 2021 năm XNUMX) 
3. Quan sát trường sâu của JWST vi phạm nguyên lý vũ trụ học (28 Tháng 3 2025) 
4. James Webb (JWST) định nghĩa lại diện mạo của thiên hà Sombrero (Messier 104)  (26 Tháng 11 2024) 
5. Nghịch lý của các ngôi sao giàu kim loại trong vũ trụ sơ khai  (27 tháng 9 2024) 
6. Vũ trụ sơ khai: Thiên hà xa nhất “JADES-GS-z14-0” thách thức các mô hình hình thành thiên hà  (12 tháng 8 2024)
7. XPoSat: ISRO ra mắt 'Đài quan sát không gian phân cực tia X' thứ hai trên thế giới  (1 tháng 1 2024) 
8. Các quan sát trường siêu sâu của James Webb: Hai nhóm nghiên cứu để nghiên cứu các thiên hà sớm nhất  (24 tháng 6 2022) 
9. Khám phá Ứng cử viên Ngoại hành tinh đầu tiên bên ngoài Dải Ngân hà Nhà của chúng ta (28 tháng 2021, XNUMX) 
10. Nghiên cứu ngoại hành tinh: Các hành tinh TRAPPIST-1 tương tự nhau về Mật độ  (25 tháng 1 2021)

***