Kính viễn vọng James Webb mở ra cái nhìn chưa từng có về vũ trụ thời kỳ đầu, với bản đồ chi tiết gần 800.000 thiên hà, mang đến kho tàng dữ liệu quý giá cho các nhà khoa học và những người đam mê khám phá không gian.
Bức tranh vũ trụ thời sơ khai
Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) vừa công bố bản đồ lớn nhất từ trước đến nay về vũ trụ sơ khai. Đây là thành quả của chương trình quan sát COSMOS-Web, dự án lớn nhất trong năm đầu hoạt động của kính viễn vọng. Bản đồ bao quát một vùng trời rộng tương đương ba mặt trăng ghép lại, được tạo nên từ hơn 10.000 bức ảnh, hé lộ gần 800.000 thiên hà, nhiều trong số đó hình thành từ giai đoạn đầu tiên của vũ trụ.
Dữ liệu này không chỉ là một bức tranh vũ trụ khổng lồ mà còn là một kho tài liệu quý giá. “Tôi không chắc liệu kính James Webb có bao giờ quan sát một khu vực rộng như vậy lần nữa hay không, nhưng đây sẽ là nguồn tham khảo quan trọng cho nhiều năm tới”, nhà vật lý thiên văn Jeyhan Kartaltepe, trưởng nhóm nghiên cứu COSMOS-Web tại Viện Công nghệ Rochester, New York, chia sẻ.
Khám phá vũ trụ qua lăng kính COSMOS-Web
COSMOS-Web là dự án được cấp hơn 200 giờ quan sát trong năm đầu tiên của kính James Webb, vượt xa mọi chương trình khác. Thay vì tập trung vào những vùng trời nhỏ và sâu, nhóm nghiên cứu chọn cách bao quát một khu vực rộng lớn. Kết quả là họ phát hiện số lượng thiên hà gấp 10 lần so với dự đoán ban đầu.
“Thật tuyệt vời khi những thiên hà trước đây vô hình ở các bước sóng khác giờ hiện rõ trên màn hình của chúng tôi”, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Maximilien Franco tại Đại học Hertfordshire, Anh, bày tỏ. Những hình ảnh này cho phép các nhà khoa học không chỉ liệt kê các thiên hà xa xôi mà còn nghiên cứu cách đặc điểm của chúng, như kích thước, hình dạng, độ sáng, chịu ảnh hưởng từ môi trường vũ trụ xung quanh.
Hành trình xuyên thời gian vũ trụ
Bản đồ COSMOS-Web mang đến cái nhìn toàn diện về các thiên hà từ thời kỳ hiện tại cho đến cách đây 13 tỷ năm. Một tập hợp ảnh chụp chín thiên hà tiêu biểu được công bố, trải dài từ vũ trụ ngày nay đến những giai đoạn sơ khai cách đây 3, 4, 8, 9, 10, 11, 12 và 13 tỷ năm.
Một mục tiêu quan trọng của dự án là nghiên cứu Kỷ nguyên Tái ion hóa, thời kỳ cách đây hơn 13 tỷ năm khi các thiên hà đầu tiên bắt đầu phát sáng và làm tan sương mù hydro dày đặc bao phủ vũ trụ sơ khai. Nhóm nghiên cứu sử dụng các thiên hà cổ xưa làm “dấu vết” để đo kích thước của những “bong bóng tái ion hóa” – những vùng rộng lớn nơi ánh sáng từ sao và thiên hà xua tan màn sương nguyên thủy. “Chúng tôi vẫn chưa hoàn thành mục tiêu này, nhưng đó là điều khiến chúng tôi rất hào hứng”, Kartaltepe cho biết.
Công nghệ mới, dữ liệu chính xác hơn
Ngoài bản đồ, nhóm COSMOS-Web còn công bố hàng loạt bài báo khoa học phân tích dữ liệu. Một nghiên cứu sử dụng kỹ thuật máy học để ước tính đặc điểm vật lý của các thiên hà trong tập dữ liệu khổng lồ. Họ cũng phát triển phương pháp mới để đo độ sáng của các thiên hà xa, mô hình hóa cách ánh sáng phân bố thay vì chỉ cộng tổng ánh sáng trong một khu vực cố định. Phương pháp này giúp kết hợp hình ảnh từ kính James Webb với dữ liệu mặt đất mờ hơn mà không làm mất chi tiết quan trọng.
Thách thức và thành công vượt mong đợi
Quá trình xử lý dữ liệu từ hơn 10.000 bức ảnh không hề dễ dàng. Kính James Webb, với tư cách là một thiết bị hoàn toàn mới, gặp phải nhiều thách thức bất ngờ như nhiễu mẫu và biến dạng hình ảnh. Nhóm nghiên cứu phải tỉ mỉ căn chỉnh và làm sạch từng bức ảnh. Tuy nhiên, hiệu suất của kính viễn vọng vượt xa kỳ vọng ban đầu. “Chúng tôi đã quan sát được những thiên hà mờ hơn và xa hơn so với dự đoán”, Kartaltepe nhấn mạnh.
Tiềm năng vô hạn cho tương lai
Danh mục COSMOS-Web không chỉ là thành tựu khoa học mà còn là nguồn tài nguyên mở cho các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới. Bất kỳ ai, từ bất kỳ tổ chức nào, đều có thể sử dụng dữ liệu này để phục vụ công trình khoa học của riêng mình. Với gần 800.000 thiên hà được ghi nhận, bản đồ này mở ra cơ hội khám phá những bí ẩn chưa được giải đáp của vũ trụ.
“Vẫn còn rất nhiều điều chúng ta chưa biết”, Kartaltepe khẳng định. Kính viễn vọng James Webb đã và đang mở ra một kỷ nguyên mới, nơi con người có thể chạm tới những bí mật sâu thẳm của không gian và thời gian.