Cùng chiêm ngưỡng 10 bức ảnh vô giá được chụp kính bởi viễn vọng Spitzer của NASA

NASA gọi Lyman Spitzer Jr. (1914-1997) là một trong những nhà khoa học vĩ đại nhất thế kỷ 20.

Nhà vật lý thiên văn kỳ cựu này chính là nhân tố quan trọng đóng góp cho sự ra đời của một mẫu kính viễn vọng không gian cỡ lớn vào đầu năm 1946, đồng thời mở đầu cho giai đoạn phát triển nhanh chóng của lĩnh vực phát triển kính viễn vọng cho tới trước khi đạt đỉnh cao với sự ra mắt của Kính viễn vọng Không gian Hubble vào năm 1990.

Sau khi Lyman Spitzer Jr qua đời vào năm 1997, NASA vẫn tiếp tục phát triển chương trình Great Observatories đầy tham vọng. Great Observatories về cơ bản là sự kết hợp của một nhóm gồm bốn kính viễn vọng hoạt động ngay trong không gian quỹ đạo trái đất, trong đó, mỗi kính viễn vọng sẽ có nhiệm vụ quan sát vũ trụ dưới một loại ánh sáng khác nhau.

Nhà vật lý thiên văn Lyman Spitzer Jr.

Ngoài Hubble, các kính thiên văn khác tham gia vào chương trình này bao gồm Đài thiên văn Compton Gamma Ray (CGRO) và Đài thiên văn Chandra X-Ray (CXO). Đặc biệt, mẫu kính thiên văn cuối cùng được ra mắt vào năm 2003, bao gồm "một kính viễn vọng cỡ lớn và hệ thống làm mát hiện đại, có khả năng nghiên cứu vũ trụ ở bước sóng hồng ngoại từ-gần-đến-xa".

NASA đặt tên cho "mặt đại bàng không gian” mới này là Kính viễn vọng Không gian Spitzer (Spitzer Space Telescope) để vinh danh nhà khoa học huyền thoại đã có vô số đóng góp quý báu cho lĩnh vực thiên văn học của nhân loại: Lyman Spitzer Jr. Sau 16 năm cống hiến cho khoa học, chiếc kính viễn vọng mang tính cách mạng này hiện sắp đến tuổi “nghỉ hưu” - dự kiến vào ngày 30 tháng 1 năm 2020.

Để cảm ơn cho sự đóng góp của Kính viễn vọng Không gian Spitzer, chúng tôi xin được giới thiệu ra đây 10 bức ảnh đáng kinh ngạc về vũ trụ mà nó chụp được trong gần 2 thập kỷ tồn tại. Mời các bạn cùng chiêm ngưỡng.

Cụm sao Coronet trong tia X và hồng ngoại

Cụm sao Coronet nằm ở khoảng cách 424 NAS, gấp 3 lần khoảng cách từ Trái đất đến chòm sao Lạp Hộ (Orion)

Theo thông tin từ NASA, kính viễn vọng Spitzer được thiết kế để phát hiện bức xạ hồng ngoại, chủ yếu là bức xạ nhiệt. Spitzer có hai ngăn chính: Cryogenic Telescope Assembly, nơi đặt kính viễn vọng đường kính 85cm và 3 dụng cụ không gian. Ngăn thứ hai là tàu vũ trụ điều khiển kính viễn vọng, có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho các thiết bị và xử lý dữ liệu khoa học thu được và gửi về cho Trái đất. Bức ảnh trên cho thấy kết quả tổng hợp những quan sát của kính thiên văn hồng ngoại Spitzer và đài quan sát tia X Chandra hướng về phía cụm sao trẻ Coronet trong chòm Nam Miện.

Có thể thấy thông qua bức ảnh chụp cận cảnh này sự hình thành vô cùng mãnh liệt của các ngôi sao trong quần tinh coronet, với những ngôi sao xanh khổng lồ, những protostar (tiền sao) có khối lượng rất khác nhau. Cụm sao Coronet nằm ở khoảng cách 424 NAS, gấp 3 lần khoảng cách từ Trái đất đến chòm sao Lạp Hộ (Orion). Coronet là đối tượng rất có ý nghĩa đối với các nhà khoa học trong việc nghiên cứu quá trình hình thành và phát triển của những ngôi sao trong vũ trụ.

Dữ liệu của kính viễn vọng Spitzer: 4.5 micron (xanh lam), 8.0 microns (xanh lục), và 24 microns (vàng cam). Dữ liệu của đài quan sát Chandra: Dải sóng tia X (đỏ tía).

Thiên hà Sombrero từ góc nhìn không thể ngoạn mục hơn

Thiên hà Sombrero, được đặt tên theo sự tương đồng với chiếc mũ lá Mexico vành rộng, nằm cách Trái đất 28 triệu năm ánh sáng.

Bởi vì các thiết bị cấu thành của kính viễn vọng Spitzer hiện đại có độ nhạy sáng cực cao, do đó nó có thể nhìn thấy các vật thể mà kính viễn vọng quang học thông thường không thể quan sát được, chẳng hạn như những hành tinh quay quanh một ngôi sao bên ngoài hệ mặt trời, các ngôi sao sắp tắt và cả những đám mây phân tử khổng lồ. 2 kính thiên văn vũ trụ tiên tiến nhất thế giới hiện nay, Spitzer và Hubble, đã cùng hợp lực để tạo ra hình ảnh tổng hợp nổi bật về một trong những “điểm tham quan phổ biến nhất trong vũ trụ", đó chính là thiên hà Sombrero với quầng sáng mê hoặc. Thiên hà Sombrero, được đặt tên theo sự tương đồng với chiếc mũ lá Mexico vành rộng, nằm cách Trái đất 28 triệu năm ánh sáng. Các nhà khoa học cho rằng có sự tồn tại của một một lỗ đen khổng lồ nằm ở trung tâm của thiên hà này, với kích thước ước tính lớn gấp 1 tỷ lần so với mặt trời “bé bỏng” của chúng ta.

Bức ảnh tuyệt vời về tinh vân Carina

Tinh vân Carina là một tinh vân lớn và sáng bao quanh một số cụm sao, trải rộng hơn 300 năm ánh sáng.

Khi kính thiên văn vũ trụ Spitzer được ra mắt vào năm 2003, các nhà khoa học đã hy vọng rằng có nó thể thực hiện nhiệm vụ kéo dài trong hơn 6 năm, thế nhưng vào tháng 5 năm 2009, nguồn cung cấp helium trên tàu vũ trụ điều khiển kính viễn vọng đã cạn kiệt. Kết quả là không có đủ lượng helium cần thiết để làm mát các thiết bị cấu thành, và chiếc kính viễn vọng không gian này đã phải bất đắc dĩ chuyển sang sứ mệnh "ấm áp" hơn. Trên đây là bức ảnh tuyệt đẹp mà Spitzer đã chụp được từ Tinh vân Carina. Tinh vân Carina hay Tinh vân Sống Thuyền, là một tinh vân lớn và sáng bao quanh một số cụm sao, trải rộng hơn 300 năm ánh sáng, trong đó có chứa một ngôi sao có khối lượng gấp 100 lần và sáng gấp một triệu lần so với mặt trời của chúng ta.

“Cõi hỗn mang” trong lòng quần tinh Orion

Sự “hỗn độn” của các ngôi sao tí hon, cách Trái đất khoảng 1.500 năm ánh sáng, nằm trong lòng quần tinh Orion.

Khi Spitzer trong trạng thái đầy đủ chức năng, nó phải tự căn chỉnh đồng thời cả độ ấm và mát để hoạt động hiệu quả nhất. Như vậy, theo NASA, mọi thiết bị trong ngăn Cryogenic Telescope Assembly “phải được làm mát chuẩn xác chỉ một vài độ trên độ 0 tuyệt đối". Sở dĩ Spitzer có thể đáp ứng được yêu cầu khó khăn này là nhờ vào sự giúp sức của một bình chứa khí heli hoặc chất làm lạnh trên khoang chứa. Trong khi đó, các thiết bị điện tử được lắp đặt trong phần tàu vũ trụ cần phải hoạt động ở nhiệt độ phòng.

Ở bức ảnh này, 2 kính viễn vọng không gian Spitzer và Hubble lại một lần nữa kết hợp ăn ý với nhau để tạo ra một tuyệt tác vũ trụ, cho thấy sự “hỗn độn” của các ngôi sao tí hon, cách trái đất khoảng 1.500 năm ánh sáng, nằm trong lòng quần tinh Orion. Các chấm màu cam là những ngôi sao “sơ sinh”, được chụp bởi Spitzer, trong khi Hubble hiển thị hình ảnh các ngôi sao lớn hơn, như các đốm màu xanh lục và các ngôi sao tiền cảnh như các đốm màu xanh lam.

Về phần Orion, đây là một trong những chòm sao nổi bật, có lẽ được biết nhiều nhất trên bầu trời. Các ngôi sao sáng nhất của nó nằm trên xích đạo vũ trụ và có thể được quan sát từ khắp mọi nơi trên thế giới, làm cho chòm sao này được biết đến tương đối rộng rãi.

Bông hoa hướng dương của vũ trụ

Thiên hà Hoa hướng dương là một thiên hà dạng xoắn ốc thuộc chòm sao Lạp Khuyển.

Các thiên thể Messier được định vị lần đầu bởi nhà thiên văn học Charles Messier vào năm 1774. Danh sách Messier gồm 110 thiên thể, đánh số thứ tự từ M1 đến M110. Trong đó Messier 63 (M63) được biết đến nhiều nhất bởi vẻ đẹp mê hoặc của mình. Messier 63 còn được gọi là Thiên hà Hoa hướng dương là một thiên hà dạng xoắn ốc thuộc chòm sao Lạp Khuyển, được nhà thiên văn học Pierre Méchain phát hiện vào ngày 14 tháng 6 năm 1779 và Charles Messier thêm vào danh sách sau đó. Bức ảnh tuyệt vời nhất cho thấy cấu trúc cũng như vẻ đẹp của thiên hà Hoa Hướng Dương đã được kính viễn vọng Spitzer chụp lại vào năm 2006 qua bước sóng hồng ngoại.

Theo giải thích từ NASA: "ánh sáng hồng ngoại rất nhạy cảm với những đường bụi trong các thiên hà xoắn ốc. Những đường bụi này thường xuất hiện dưới dạng vệt tối trong các hình ảnh ánh sáng khả kiến". Ảnh chụp của Spitzer cho thấy các cấu trúc phức tạp theo mô hình cánh tay xoắn ốc của thiên hà đặc biệt này. Messier 63 được cho là cách trái đất 37 triệu năm ánh sáng. Thiên hà này cũng tương đối rộng lớn với đường kính lên tới 100.000 năm ánh sáng, tương đương với kích thước Dải Ngân hà (Milky Way) của chúng ta. Bất chấp “sức mạnh” đáng kinh ngạc của những hình ảnh lịch sử chụp được, bản thân kính thiên văn vũ trụ Spitzer có kích thước khá nhỏ. Spitzer chỉ cao chừng 4m và nặng khoảng 865kg.

“Cuộc gặp gỡ” của các ngôi sao tại trung tâm dải ngân hà

Trong ảnh là cụm sao trung tâm, tập trung tại tâm thiên hà Milky Way.

Kính viễn vọng Spitzer hoạt động theo quỹ đạo nhật tâm, theo dõi cả Trái đất. Theo giải thích của các chuyên gia thiên văn, hệ thống này đã giúp kéo dài tuổi thọ của chất làm mát ở cryogen được sử dụng để lấy năng lượng tiêu tán bởi các mảng máy dò, thay vì bị hao tổn do tải nhiệt). Dải Ngân Hà, hay còn có tên gọi Milky Way, là thiên hà chứa Hệ Mặt Trời của chúng ta.

Dải Ngân Hà có đường kính ước khoảng 100.000-180.000 năm ánh sáng và độ dày khoảng 2.000 năm ánh sáng, đồng thời là nơi cư trú của 100 đến 400 tỉ ngôi sao, trong đó ngôi sao già nhất được xác định đã khoảng 13.7 tỷ năm tuổi. Từ Trái Đất, dải Ngân Hà trông như một dải trắng bạc mờ ảo vắt ngang bầu trời. Tuy nhiên, Dải Ngân Hà có độ sáng bề mặt tương đối thấp, do đó muốn quan sát rõ được rõ ràng, bầu trời cần phải đạt đến một độ tối nhất định - khoảng 20.2 magnitude. Người ta chỉ ra rằng chỉ có hơn một nửa dân số thế giới có thể nhìn thấy dải Ngân Hà trên bầu trời đêm, nguyên nhân chủ yếu là do ô nhiễm ánh sáng.

Nhờ vào khả năng hồng ngoại của Spitzer, chúng ta có thể quan sát được các ngôi sao này một cách cực kỳ rõ nét - điều mà con người chưa từng làm được trước đây. Mặc dù nằm gọn trong bức ảnh nhưng trên thực thế khu vực này có diện tích cực kỳ rộng lớn. Theo tính toán của NASA, khu vực trong hình sở hữu nhịp ngang (đường kính) 2.400 năm ánh sáng (5.3 độ) và nhịp dọc (độ dày) là 1.360 năm ánh sáng (3 độ).

Ánh sáng rực rỡ, thành phố xanh

Hình ảnh mà bạn nhìn thấy phía trên được tổng hợp sau khi helium làm mát của Spitzer cạn kiệt.

Dải sương mù màu xanh lục mờ ảo này thu được thông qua khả năng mã hóa màu của Spitzer. Nó bao gồm các phân tử hydrocarbon thơm đa vòng (PAHs) mà NASA cho biết "có thể được tìm thấy ngay trên Trái đất, trong khí thải của xe cộ và trên chiếc vỉ nướng của mọi gia đình”. Sở dĩ kính viễn vọng Spitzer có thể cho phép mắt người nhìn thấy PAH phát sáng chính là nhờ vào ánh sáng hồng ngoại. Hình ảnh mà bạn nhìn thấy phía trên được tổng hợp sau khi helium làm mát của Spitzer cạn kiệt, đánh dấu sự khởi đầu của nhiệm vụ làm việc trong trạng thái "ấm áp" của nó. Nếu thấy hứng thú, bạn có thể theo dõi vị trí của kính viễn vọng không gian Spitzer theo thời gian thực tại trang web: www.spitzer.caltech.edu/mission/where_is_spitzer?previous=310&next=36

Đại gia đình tinh tú

Các khu vực có nhiều chấm trắng là nơi các ngôi sao trẻ nhất đang được hình thành.

Bạn đã bao giờ tự hỏi một gia đình các vì tinh tú trong vũ trụ trông như thế nào chưa? Kĩnh viễn vọng Spitzer đã mang đến cho chúng ta một cái nhìn thoáng qua về các quần thể tinh tú bao gồm vô số các ngôi sao ở nhiều thế hệ (độ tuổi) khác nhau trong vũ trụ thông qua hình ảnh về W5, khu vực được cho là nơi hình thành các vì tinh tú.

Theo các chuyên gia NASA, những ngôi sao cổ nhất có thể được xem là những chấm màu xanh thẫm ở trung tâm của 2 khoảng rỗng (các chấm màu xanh khác nhỏ hơn là những ngôi sao nền và tiền cảnh, hoàn toàn không liên quan đến khu vực W5). Trong khi đó, các ngôi sao trẻ hơn lại xếp thành vành bao phủ lấy các hốc, và một số có thể được xem như các chấm nhỏ trên đỉnh của những cây cột giống như chiếc vòi voi. Các khu vực có nhiều chấm trắng là nơi các ngôi sao trẻ nhất đang được hình thành.

Vòng tròn ma mị của Thiên hà “bánh xe ngựa”

Thiên hà Cartwheel là một thiên hà nằm trong chòm sao Sculptor.

Thiên hà Cartwheel (có biệt danh là thiên hà bánh xe ngựa) là một thiên hà nằm trong chòm sao Sculptor, “tọa lạc” ở vị trí phía Nam bán cầu vũ trụ, bên dưới chòm sao Song Ngư (Pisces) và Kình Ngư (Cetus), Đồng thời, Sculptor cũng chính là kết quả của vụ va chạm xảy ra khoảng 200 triệu năm trước. Theo tính toán, Thiên hà Cartwheel cách chúng ta khoảng 500 triệu năm ánh sáng và là một thiên hà thấu kính. Nó có đường kính khoảng 150.000 năm ánh sáng và có khối lượng tương đương khoảng 3 tỷ lần khối lượng mặt trời. Cùng với hai thiên hà bên trái, thiên hà Cartwheel là một phần của một nhóm các thiên hà cách xa Trái đất khoảng 500 triệu năm ánh sáng.

Hình ảnh thu được phía trên là kết quả “hợp tác” của nhiều thiết bị NASA, bao gồm: Máy dò tia cực tím xa của tàu vũ trụ Galaxy Evolution Explorer (phần ánh sáng màu xanh lam trong hình), máy ảnh trường rộng và kính tiềm vọng của Kính viễn vọng Không gian Hubble-2 (đối với ánh sáng có thể nhìn thấy ở dải màu xanh lá cây), camera Hồng ngoại của Kính viễn vọng Không gian Spitzer (phần ánh sáng màu đỏ), và cuối cùng là thiết bị đo quang phổ hình ảnh nâng cao CCD của Đài quan sát Chandra X-ray (phần ánh sáng màu tím).

Cách đây khoảng 200 triệu năm, một thiên hà nhỏ đã xuyên qua trái tim của Cartwheel và tạo ra những đợt sóng xung kích quét khí và bụi giữa các vì sao và kết quả là đã tạo ra những vùng sao, khí bụi vòng tròn như bánh xe. Vòng ngoài cùng của thiên hà đánh dấu bằng các luồng sóng xung kích với ánh sáng phát ra mãnh liệt.

Di sản vô giá của Spitzer

Bức ảnh trên chính là hình ảnh tổng hợp của Đám mây Magellan Lớn.

Bức ảnh trên chính là hình ảnh tổng hợp của Đám mây Magellan Lớn (Large Magellanic Cloud) mà kính viễn vọng Spitzer và đài quan sát Chandra X-ray đã nhìn thấy được. Cuối cùng, chiếc kính viễn vọng Spitzer trị giá 670 triệu USD cũng đã có thể cho chúng ta một cái nhìn thoáng qua về thứ được cho là nền tảng kiến tạo của sự sống. Giáo sư thiên văn học John Bahcall đã từng phát biểu trong buổi ra mắt Spitzer vào năm 2003 rằng: “Với sự trợ giúp của Kính viễn vọng Không gian Spitzer, chúng ta có thể thấy những thứ mà con người không thể nhìn thấy trước đây. Nhân loại sẽ có thể quan sát được cách thức những ngôi sao được sinh ra, có thể nhìn thấy các hành tinh đang hình thành như thế nào, có thể vén bức màn bí ẩn về những thiên hà bị che phủ trong lớp bụi vũ trụ, và cuối cùng, chúng ta sẽ có thể nhìn ra phần rìa của vũ trụ hữu hình”. Và dường như, thông qua sự khéo léo của những bộ óc thiên tài đã tạo ra Kính viễn vọng Không gian Spitzer, những nhiệm vụ nêu trên gần như đã được hoàn thành xuất sắc. Xin được chúc mừng cho sự thành công này của nhân loại.

Thông tin thêm đến bạn, Đám mây Magellan lớn là một thiên hà vô định hình lùn trong nhóm láng giềng (đôi khi được coi là thiên hà vệ tinh) của Ngân Hà, cách trái đất của chúng ta chưa đến 160 nghìn năm ánh sáng. Đám mây Magellan lớn là thiên hà thứ ba tính từ trung tâm Ngân Hà, có khối lượng gấp 10 tỷ lần khối lượng Mặt Trời của chúng ta và bán kính 7.000 năm ánh sáng. Thiên hà tuyệt đẹp này có thể quan sát thấy như một đám mây mờ nhạt trên bầu trời đêm của thiên cầu nam, tối hơn một chút so với sao Ngưu Lang.

Trên đây là 10 “báu vật” có ý nghĩa rất lớn mà kính viễn vọng Spitzer đóng góp cho sự phát triển chung của ngành thiên văn học trong suốt 16 năm hoạt động. Spitzer sẽ kết thúc chuyến hành trình kỳ diệu của mình vào năm sau với tư cách là một trong những thiết bị có đóng góp quan trọng bậc nhất trong suốt chiều dài lịch sử hàng nghìn năm của lĩnh vực thiên văn học.