NASA sắp phóng kính viễn vọng Roman, mở rộng tầm nhìn vũ trụ gấp 100 lần

Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman, đài quan sát thiên văn thế hệ tiếp theo hàng đầu của NASA, sắp đạt một cột mốc quan trọng trong hành trình khám phá lịch sử vũ trụ.

Hiện kính viễn vọng Roman đã được lắp ráp hoàn chỉnh với tên lửa đẩy Falcon Heavy của SpaceX và chính thức được dựng thẳng tại bệ phóng 39A thuộc Trung tâm Vũ trụ Kennedy (KSC) ở Florida. Thời điểm phóng dự kiến sớm nhất là 7h26 sáng Chủ nhật (30/8), theo giờ miền Đông Mỹ, tức 11h26 GMT.

Đài quan sát cấp độ flagship này hoàn tất công tác chuẩn bị sớm hơn 8 tháng so với kế hoạch ban đầu. Giới khoa học đặt nhiều kỳ vọng vào Roman, cho rằng nó có thể mở ra một thế hệ khám phá thiên văn học mới cho nhân loại.

Trong giai đoạn chuẩn bị căng thẳng trước khi phóng, sứ mệnh cũng chứng kiến một khoảnh khắc mang tính lịch sử. Hôm 28/8, Tổng thống Donald Trump trực tiếp tới Trung tâm Điều khiển Nhiệm vụ tại Trung tâm Vũ trụ Johnson của NASA ở Houston, đồng thời gọi điện tới Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) đang hoạt động trên quỹ đạo Trái Đất và trò chuyện với các phi hành gia NASA Jessica Meir, Jack Hathaway và Anil Menon.

Đây là lần đầu tiên trong lịch sử một tổng thống Mỹ đương nhiệm trực tiếp gọi điện tới trạm vũ trụ từ trung tâm điều khiển nhiệm vụ. Sự kiện này thu hút sự chú ý lớn trước thềm vụ phóng kính Roman, đồng thời tạo thêm động lực cho làn sóng khám phá không gian mới của Mỹ.

Tầm nhìn gấp 100 lần mở ra kỷ nguyên mới cho khám phá vũ trụ

Là sứ mệnh khám phá thiên văn cấp flagship mới nhất của NASA, kính Roman mang đến bước tiến công nghệ đáng chú ý. Trong khi vẫn duy trì độ phân giải hình ảnh cao tương đương kính viễn vọng không gian Hubble, Roman có trường nhìn rộng gần 100 lần so với Hubble.

Lấy việc quan sát thiên hà Andromeda (M31) làm ví dụ, khu vực mà Hubble từng phải mất tới 3 năm và chụp 432 bức ảnh riêng biệt để ghép lại, Roman chỉ cần 18 lần chụp là có thể bao phủ toàn bộ. Khả năng kết hợp “trường nhìn rộng, độ phân giải cao” này cho phép Roman thu thập các chi tiết không gian sâu ở cùng mức độ với Hubble nhưng với tốc độ nhanh hơn tới 100 lần.

Năng lực quan sát mạnh mẽ này đã tạo tiếng vang lớn trong giới khoa học toàn cầu. Ngay trong đợt đăng ký đầu tiên cho các chương trình quan sát khoa học thường lệ, Roman đã nhận được yêu cầu tổng cộng 14.386 giờ quan sát, trong khi thời gian thực tế có thể sử dụng chỉ khoảng 1.200 giờ, tương đương nhu cầu vượt khả năng cung cấp khoảng 12 lần.

Thời gian quan sát bằng kính viễn vọng không gian vốn luôn khan hiếm — Hubble và James Webb (Webb) cũng thường xuyên nhận lượng đăng ký vượt xa khả năng đáp ứng — nhưng sự xuất hiện của Roman sẽ mở ra những hướng nghiên cứu mới về năng lượng tối, tìm kiếm ngoại hành tinh và vật lý các ngôi sao xa xôi.

Khám phá sâu vùng phình trung tâm Dải Ngân hà, thực hiện “điều tra dân số vũ trụ”

Trong sứ mệnh chính dự kiến kéo dài 5 năm của Roman, hơn một phần tư thời gian sẽ được dành cho chương trình Khảo sát theo thời gian vùng phình thiên hà (Galactic Bulge Time-Domain Survey). Dự án sẽ tập trung quan sát trong thời gian dài khu vực “phình” với mật độ sao cực cao ở trung tâm Dải Ngân hà.

Vùng phình này rộng khoảng 10.000 năm ánh sáng, có diện tích khổng lồ và mật độ sao dày đặc. Các thiết bị thiên văn trước đây rất khó quan sát xuyên sâu vào khu vực này, trong khi Roman có khả năng quan sát tới tận phía bên kia của Dải Ngân hà.

Chương trình khảo sát chủ yếu kết hợp hai kỹ thuật là thấu kính vi hấp dẫn (Microlensing) và phương pháp quá cảnh (Transits).

Thấu kính vi hấp dẫn: Phát hiện hiện tượng một thiên thể ở phía trước di chuyển ngang qua đường ngắm, khiến trường hấp dẫn của nó tạm thời bẻ cong và khuếch đại ánh sáng từ các ngôi sao phía sau. Kỹ thuật này đặc biệt nhạy với những hành tinh có kích thước tương đương Trái Đất.

Do các sự kiện thấu kính vi hấp dẫn cực kỳ hiếm — trước đây cứ quan sát khoảng 10.000 ngôi sao mới có thể bắt gặp một sự kiện — khả năng theo dõi cùng lúc hàng trăm triệu ngôi sao của Roman sẽ biến những hiện tượng hiếm gặp này trở nên phổ biến hơn. Qua đó, các nhà thiên văn có thể xác định liệu những thiên thể có kích thước tương đương Trái Đất là phổ biến hay hiếm trong Dải Ngân hà.

Quan sát quá cảnh: Roman sẽ chụp một bức ảnh cứ mỗi 12 phút để tìm kiếm hiện tượng ánh sáng của một ngôi sao bị che khuất theo chu kỳ khi một hành tinh đi ngang qua phía trước ngôi sao chủ. Roman dự kiến có thể phát hiện thêm tới 100.000 ngoại hành tinh trong khu vực này, thậm chí có khả năng phát hiện những hành tinh siêu nhỏ có kích thước chỉ tương đương Mặt Trăng.

Ngoài việc tìm kiếm ngoại hành tinh, chương trình khảo sát còn giống như một cuộc “điều tra dân số vũ trụ” quy mô khổng lồ, cung cấp dữ liệu quan trọng về quá trình hình thành sao và sao lùn nâu, các lỗ đen có khối lượng sao, sự phân bố của sao neutron cũng như tuổi thực sự của vùng phình trung tâm Dải Ngân hà.

Vượt xa một sứ mệnh đơn lẻ, mở đường cho việc tìm kiếm sự sống thế hệ tiếp theo

Ý nghĩa của kính Roman không chỉ nằm ở những kết quả khoa học mà sứ mệnh này trực tiếp mang lại. Giống như chương trình Artemis đóng vai trò là bước đệm cho việc đưa con người trở lại Mặt Trăng và tiến tới Sao Hỏa, Roman cũng giữ vai trò kết nối các thế hệ trong bức tranh phát triển lớn hơn của khoa học không gian.

Đặc biệt đáng chú ý là thiết bị coronagraph (thiết bị che sáng) được trang bị trên Roman. Đây là một trong những hệ thống che sáng mạnh nhất từng được đưa lên không gian. Thiết bị này không chỉ có khả năng chụp ảnh trực tiếp các ngoại hành tinh có kích thước tương đương Sao Mộc trong những hệ sao lân cận, mà còn được NASA và giới thiên văn xem là công nghệ tiền đề cho việc phóng Đài quan sát Thế giới Có thể Sống (Habitable Worlds Observatory – HWO) trong tương lai.

Khi HWO được phóng vào thập niên 2040, mục tiêu cốt lõi của nó sẽ là tìm kiếm những dấu hiệu hóa học liên quan đến sự sống trong khí quyển của các ngoại hành tinh. Coronagraph của Roman chính là nền tảng thử nghiệm công nghệ quan trọng để hiện thực hóa mục tiêu lớn lao đó.

Việc phóng kính Roman đánh dấu một bước tiến mới, cho thấy mỗi kính viễn vọng không gian đều đang đặt nền móng cho bước đột phá tiếp theo. Sau khi tên lửa khai hỏa và bay lên, cùng quá trình kiểm tra, hiệu chỉnh trên quỹ đạo — dự kiến chính thức bắt đầu các hoạt động quan sát khoa học vào tháng 1/2027 — thiết bị thăm dò không gian mới này sẽ từng bước vén bức màn bao phủ khu vực trung tâm Dải Ngân hà, giúp nhân loại tiến gần hơn tới việc giải đáp một trong những câu hỏi sâu sắc nhất: Liệu chúng ta có đơn độc trong vũ trụ?