BALTIMORE – Cho đến nay, nó vẫn là một hình ảnh đẹp mắt từ bầu trời: một vùng không gian đen bao la chứa đầy những đốm sáng xa xôi đến khó hiểu, không thể hiểu nổi. Những hình ảnh ma quái của Sao Hải Vương, Sao Mộc và những người hàng xóm khác mà chúng tôi đã nghĩ rằng mình đã biết. Các tinh vân và thiên hà được nhìn thấy bằng mắt hồng ngoại xuyên thấu của Kính viễn vọng Không gian James Webb.

Kính viễn vọng, được đặt theo tên của James Webb, giám đốc NASA trong quá trình thúc đẩy cuộc đổ bộ lên mặt trăng của tàu Apollo, là một dự án chung của NASA, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu và Cơ quan Vũ trụ Canada. Nó ra mắt vào Giáng sinh một năm trước – sau hai thập kỷ gặp khó khăn và 10 tỷ đô la – sau đó nhiệm vụ quan sát vũ trụ Ở bước sóng mà mắt người không thể nhìn thấy. Với gương chính rộng 21 foot, Webb mạnh hơn bảy lần so với người tiền nhiệm của nó, Kính viễn vọng Không gian Hubble. Tùy thuộc vào phương pháp tính toán, một giờ quan sát trên kính viễn vọng có thể tiêu tốn của NASA 19.000 đô la trở lên.

Nhưng cả NASA và các nhà thiên văn học đều không trả tất cả số tiền và vốn liếng chính trị đó chỉ để có được những bức ảnh đẹp — và không ai phàn nàn.

Nancy Levinson, giám đốc tạm thời của Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian, nơi quản lý cả Webb và Hubble, cho biết: “Những hình ảnh đầu tiên chỉ là khởi đầu. “Cần nhiều hơn nữa để biến nó thành khoa học thực sự.”

Trong ba ngày của tháng 12, khoảng 200 nhà thiên văn học đã lấp đầy một hội trường tại viện để nghe và thảo luận về những kết quả đầu tiên thu được từ kính thiên văn. Theo các nhà tổ chức, có thêm khoảng 300 người đã được xem trực tuyến. Sự kiện này là một lễ kỷ niệm muộn màng cho sự ra mắt và khai trương thành công của Webb, đồng thời là bản xem trước về tương lai tươi sáng của nó.

Từng người một, các nhà thiên văn học bước lên bục, trò chuyện nhanh chóng để tuân thủ giới hạn 12 phút và lao vào thế giới khám phá. Các thiên hà, ngay cả khi còn tương đối trẻ, đã tạo ra các lỗ đen siêu lớn. Các nghiên cứu khí quyển của một số trong số bảy ngoại hành tinh đá quay quanh Trappist 1, một ngôi sao lùn đỏ có thể chứa các hành tinh có thể ở được. (Dữ liệu cho thấy rằng ít nhất hai trong số các ngoại hành tinh thiếu bầu khí quyển khổng lồ của hydro nguyên thủy có thể bóp chết sự sống như chúng ta biết, nhưng có thể có bầu khí quyển yếu của các phân tử đậm đặc hơn như nước hoặc carbon dioxide.)

“Chúng tôi đang kinh doanh,” Bjorn Beneke của Đại học Montreal tuyên bố, cung cấp dữ liệu về một ngoại hành tinh.

Megan Reiter của Đại học Rice đã đưa các đồng nghiệp của mình đi “lặn sâu” qua các vách đá vũ trụ, một vùng đất hình thành sao nhiều mây trong chòm sao Carina, từng là một viên kẹo bầu trời được yêu thích. Nó theo dõi cách các luồng phản lực từ các ngôi sao mới, sóng xung kích và bức xạ ion hóa từ những ngôi sao nặng hơn, gần đó được sinh ra ở nhiệt độ cao, liên tục định hình lại địa lý vũ trụ và khiến các ngôi sao mới hình thành.

Tiến sĩ Reiter cho biết trong một cuộc phỏng vấn: “Đây có thể là một mô hình về những gì mặt trời của chúng ta đã trải qua khi nó được hình thành.

Giữa các bài thuyết trình, bên lề và ngoài hành lang, các nhà thiên văn học hàng đầu đã có mặt vào năm 1989 khi ý tưởng về kính viễn vọng Webb lần đầu tiên được đưa ra thảo luận đã chúc mừng nhau và chia sẻ những câu chuyện chiến tranh về sự phát triển của kính viễn vọng. Họ há hốc miệng thành tiếng khi bọn trẻ trình bày dữ liệu làm bùng nổ thành tích của chúng với Hubble.

Jane Rigby, nhà khoa học dự án vận hành kính viễn vọng, nhớ lại cảm xúc rối loạn của cô cách đây một năm khi kính thiên văn cuối cùng cũng sắp được phóng. Dụng cụ này được thiết kế để mở ra trong không gian – một quy trình phức tạp với 344 “sự cố điểm đơn lẻ” – và chỉ Tiến sĩ Rigby mới có thể đếm đi đếm lại chúng.

“Tôi đã từ chối,” cô nói ở Baltimore. Nhưng việc khởi chạy và triển khai diễn ra hoàn hảo. Bây giờ, cô ấy nói, “Tôi đang sống trong giấc mơ.”

Garth Illingworth, một nhà thiên văn học tại Đại học California, Santa Cruz, người vào năm 1989 đã chủ trì một cuộc họp quan trọng tại Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian mà cuối cùng đã dẫn đến sự ra đời của Webb, nói một cách đơn giản, “Tôi thực sự bị choáng ngợp.”

Tại buổi tiếp tân sau ngày đầu tiên của cuộc họp, John Mather thuộc Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA và là nhà khoa học hàng đầu của Dự án Webb ngay từ đầu đã nâng cốc chúc mừng 20.000 người đã chế tạo kính viễn vọng, 600 nhà thiên văn học đã thử nghiệm nó trong không gian và thế hệ các nhà khoa học mới sẽ sử dụng nó.

“Một số bạn thậm chí còn chưa được sinh ra khi chúng tôi bắt đầu lên kế hoạch này,” anh ấy nói. “Lên đi!”

máy đường

Cho đến nay, kính viễn vọng, được trang bị máy ảnh, máy đo quang phổ và các thiết bị khác, đã vượt quá mong đợi. (Sức mạnh phân tích của nó gấp đôi so với quảng cáo.) Tiến sĩ Rigby báo cáo rằng lần phóng hoàn hảo của kính thiên văn đã giúp nó có đủ nhiên liệu cơ động để duy trì hoạt động trong 26 năm hoặc hơn.

“Đó là những con số đáng mừng,” cô nói khi cùng các đồng nghiệp kiểm tra số liệu thống kê về hiệu suất của máy móc. Tiến sĩ Rigby cảnh báo rằng các thiết bị của kính viễn vọng vẫn đang được hiệu chỉnh, vì vậy các con số có thể thay đổi. Chuẩn bị tính toán lại kết quả của bạn chỉ bằng một nút nhấn, tôi nói với một nhóm các nhà thiên văn học ở sảnh, “Nếu không, bạn sẽ ghét cuộc sống của mình.”

Có lẽ điều ngạc nhiên lớn nhất của Webb cho đến nay liên quan đến các sự kiện trong thiên niên kỷ đầu tiên của vũ trụ. Có vẻ như các thiên hà đang hình thành, tạo ra và cung cấp năng lượng cho các ngôi sao nhanh hơn ước tính của các mô hình vũ trụ đã được thử nghiệm trong trận chiến.

“Làm thế nào để các thiên hà phát triển nhanh như vậy?” đã hỏi Adam Riess, người đoạt giải Nobel vật lý và vũ trụ học từ Đại học Johns Hopkins, người có mặt hôm nay.

Khám phá tỉnh đó—”mùa xuân vũ trụ”, như cách gọi của một nhà thiên văn học—là mục tiêu của một số hợp tác quốc tế với các từ viết tắt như JADES (Khảo sát ngoài thiên hà sâu nâng cao), CEERS (Tiến hóa vũ trụ của khoa học khởi động sớm) và GLASS (Thấu kính grism -Khảo sát Khuếch đại).từ không gian) và PEARLS (Các Vùng Ngoài Thiên hà Chính cho Khoa học Tái ion hóa và Thấu kính).

Tầm nhìn hồng ngoại của Webb là trung tâm của những nỗ lực này. Khi vũ trụ mở rộng, các thiên hà và thiên thể xa xôi đang di chuyển ra khỏi Trái đất nhanh đến mức ánh sáng của chúng bị kéo dài và biến đổi thành các bước sóng hồng ngoại vô hình. Sau một thời điểm nhất định, các thiên hà ở xa nhất lùi lại rất nhanh, ánh sáng của chúng bị kéo dài ra theo bước sóng, đến mức thậm chí kính thiên văn Hubble cũng không thể nhìn thấy được.

Kính viễn vọng Webb được thiết kế để phát hiện và khám phá những khu vực đại diện cho vũ trụ chỉ mới một tỷ năm tuổi, khi các thiên hà đầu tiên bắt đầu phát triển mạnh mẽ với các ngôi sao.

“Cần có thời gian để vật chất nguội đi và trở nên đủ đặc để đốt cháy các ngôi sao,” Emma Curtis Lake, thuộc Đại học Hertfordshire và là thành viên của nhóm JADES lưu ý. Cô ấy nói thêm rằng tốc độ hình thành sao đạt đỉnh điểm khi vũ trụ được bốn tỷ năm tuổi và đã giảm dần kể từ đó. Vũ trụ hiện đã 13,8 tỷ năm tuổi.

Các nhà thiên văn học đo khoảng cách vũ trụ bằng một tham số gọi là dịch chuyển đỏ, cho biết mức độ ánh sáng phát ra từ một vật thể ở xa bị kéo giãn. Chỉ vài tháng trước, dịch chuyển đỏ 8, tương ứng với thời điểm vũ trụ khoảng 646 triệu năm tuổi, được coi là dịch chuyển đỏ cao. Nhờ Tiến sĩ Curtis Lake và các đồng nghiệp của cô, độ dịch chuyển đỏ tiêu chuẩn hiện là 13,2, tương ứng với khi vũ trụ chỉ mới 325 triệu năm tuổi.

Tiến sĩ Curtis-Lake và nhóm của bà đã hướng kính viễn vọng vào một vùng trời gọi là Phương Nam của Chúa, tìm kiếm các thiên hà mà Hubble không thể phát hiện ra. Chắc chắn là có bốn người trong số họ, những bóng ma trong làn khói của Nhiệt Sáng Tạo. Các phép đo sau đó xác nhận rằng cô ấy thực sự đang quay ngược thời gian.

“Chúng tôi không muốn nói rằng chúng tôi nghĩ như vậy – một cách công khai,” thành viên JADES Brant Robertson của Đại học California, Santa Cruz cho biết.

Kỷ lục này dự kiến ​​sẽ không tồn tại lâu. Sự hợp tác của CEERS đã báo cáo một thiên hà ứng cử viên Nó có thể có dịch chuyển đỏ là 16vì vũ trụ chỉ mới 250 triệu năm tuổi.

Các chuyên gia đang tranh luận liệu những thiên hà căng thẳng quá mức này có tiết lộ điều gì đó cơ bản và bị bỏ qua trong các lý thuyết hiện tại về vũ trụ sơ khai hay không. Có lẽ một số trường hoặc ảnh hưởng đã làm tăng lực hấp dẫn vào thời điểm đó làm tăng tốc độ phát triển của các thiên hà và lỗ đen. Hoặc có lẽ sự khác biệt chỉ đơn giản phản ánh sự hoài nghi khoa học về các chi tiết lộn xộn – “vật lý dạ dày” – của sự hình thành sao.

Trong 20 năm qua, các nhà thiên văn học đã hoàn thiện một “mô hình chuẩn” vững chắc của một vũ trụ bao gồm năng lượng tối, vật chất tối và một nhóm nhỏ vật chất nguyên tử. Tiến sĩ Curtis Lake cho biết trong một cuộc phỏng vấn rằng còn quá sớm để phá vỡ mô hình này. Webb có thể đã có ba thập kỷ giám sát phía trước. “Chúng tôi đang ở giai đoạn đầu,” cô nói.

Bài nói chuyện kết thúc dành cho Tiến sĩ Mather. Ông đã giới hạn lịch sử của kính thiên văn, đồng thời bày tỏ sự cảm kích đối với Barbara Mikulski, cựu thượng nghị sĩ bang Maryland, người đã ủng hộ dự án vào năm 2011 khi nó có nguy cơ bị hủy bỏ. Anh ấy cũng đã xem trước hành động lớn tiếp theo của NASA: một kính viễn vọng không gian dài 12 mét có tên là Đài quan sát các thế giới có thể ở được để tìm kiếm và nghiên cứu các hành tinh.

Anh ấy nói, “Mọi thứ chúng tôi đã làm đều xứng đáng.” “Vì vậy, chúng ta ở đây: Đây là một bữa tiệc dạ tiệc, hãy xem có gì ở đây. Đây không phải là điều cuối cùng chúng ta sẽ làm.”