Nghĩ về những bức ảnh của kính James Webb: 'Đến bây giờ mới thấy đây…'

(LTS): Loạt ảnh vũ trụ mới từ kính viễn vọng không gian James Webb được công bố mấy ngày qua đã “phủ sóng” trên các kênh truyền thông trong nước và thế giới. Đây là một sự kiện quan trọng đối với các nhà khoa học của nhiều thế hệ, bao gồm cả Nguyễn Bình, sinh viên ngành Thiên văn học, người mới được nhận Giải thưởng Tác giả trẻ năm 2021 của Hội Nhà văn Việt Nam cho bản dịch Truyện Kiều sang thể thơ “anh hùng song cú” của tiếng Anh.

Kính viễn vọng James Webb đem lại những hình ảnh ngoạn mục mới về vũ trụ     

Kính viễn vọng không gian James Webb chuẩn bị tiết lộ những hình ảnh ngoạn mục mới của vũ trụ với độ sắc nét chưa từng thấy.    

Bình hiện đang học Cử nhân Khoa học ngành Thiên văn học và Cử nhân Nghệ thuật ngành Ngôn ngữ học tại Đại học Arizona, Tucson, Hoa Kỳ. Sau đây là bài viết của Nguyễn Bình gửi báo Thể thao và Văn hóa.

1. Loạt ảnh đầu tiên của kính thiên văn James Webb được công bố đúng lúc tôi đang thực tập tại Viện Khoa học Kính thiên văn Vũ trụ (STScI), cơ quan chịu trách nhiệm điều khiển chiếc kính này. Trao đổi và ăn mừng cùng những chuyên gia quốc tế, tôi không khỏi suy nghĩ về ý nghĩa của sự kiện này đối với lịch sử khoa học và ước mơ vươn tới tận cùng vũ trụ của con người.

Kính thiên văn Vũ trụ James Webb là thành quả 25 năm lao động của nhiều cơ quan vũ trụ, viện nghiên cứu và trường đại học trên thế giới. Trong số đó, ngôi trường nơi tôi học là Đại học Arizona tại Tucson (Hoa Kỳ) đóng vai trò chủ đạo trong khâu chế tác và vận hành kính. Tháng 12/2021, khi kính Webb vừa mới được vận chuyển từ Hoa Kỳ sang xứ Guyane thuộc Pháp để Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) phóng lên vũ trụ, khoa Thiên văn của trường tôi đã lắp một màn hình lớn ở sảnh chính để đếm ngược tới thời điểm chiếc kính bay vào vũ trụ.

Dọc theo các hành lang sâu hun hút, rất dễ nghe thấy tên chiếc kính được nhắc đi nhắc lại giữa các nhà khoa học, từ những giáo sư tóc bạc tối ngày com-lê cà vạt đến những ứng viên tiến sĩ mặc áo thun, lưng đeo ba lô lốm đốm huy hiệu ủng hộ quyền của người chuyển giới.

Đó là những người sẽ trực tiếp nghiên cứu những bức hình và dữ liệu thô do kính Webb gửi về, và dường như sự khác biệt về thế hệ, quốc tịch hay màu da cũng không thể cản được khát vọng sẻ chia niềmvui của họ trước những ngày sắp đến.

Vậy rốt cuộc kính Webb là cái gì, và điều gì khiến nó quan trọng như thế? Ở Việt Nam, nơi báo chí vẫn còn giật tít gây sốc về các hiện tượng thiên văn, vẫn còn dịch các thuyết âm mưu về người ngoài hành tinh như thể là thông tin chuẩn xác, thật khó để làm rõ ý nghĩa của kính Webb đối với khoa học nói chung. Có thể lý giải bâng quơ như thế này: Vũ trụ rộng lớn bao la, đến mức mà khi quan sát một thiên hà ở xa, thường chỉ thấy dư ảnh từ hàng triệu năm trước, bởi ánh sáng từ thiên hà đó cũng phải mất hàng triệu năm mới tới được Trái đất chúng ta. Không những thế, khi đến Trái Đất, ánh sáng phải đâm xuyên qua bầu khí quyển, tương tác với hàng vạn phân tử khí, và mỗi lần tương tác, một tiểu tiết của tia sáng đó lại bị thay đổi. Đến lúc chiếu được vào chiếc kính viễn vọng trên mặt đất, ánh sáng đã thay đổi rất nhiều, nhất là khi ánh sáng đó thuộc vùng hồng ngoại -một vùng sóng không những dễ bị hơi nước hấp thụ, mà còn dễ bị nhiễu bởi bất cứ thứ gì tỏa nhiệt xung quanh chúng ta.

2. Những bất lợi như thế là mối lo thường trực của các nhà thiên văn học: Rất nhiều thiên thể biểu lộ các đặc điểm thú vị ở vùng sóng hồng ngoại, nhưng nếu quan sát từ dưới đất mà bị không khí và mọi thứ xung quanh gây khó dễ thì biết làm sao?

Kính Webb cung cấp một câu trả lời đơn giản: “Thì bay vào không gian chứ sao!”. Trong vũ trụ lạnh lẽo, chẳng việc gì phải lo tín hiệu hồng ngoại bị nhiễu. Không những thế, kính Webb sẽ bay lòng vòng ở điểm L2 - một điểm trong quỹ đạo của Trái đất quanh Mặt trời nơi chiếc kính vừa tránh được tối đa sóng hồng ngoại từ Mặt trời, Trái đất và Mặt trăng, lại vừa chỉ cần mức năng lượng tối thiểu để duy trì cuộc ngao du quanh Mặt trời.

Với kế hoạch như vậy, khi kính Webb được phóng lên sẽ mở ra chân trời hiểu biết mới ở vùng hồng ngoại, cho phép con người quan sát những vật thể xa xăm và có tuổi thọ lâu đời nhất trong vũ trụ.

Tháng 3/2022, tôi được nhận vào thực tập tại Viện Khoa học Kính thiên văn Vũ trụ (STScI). Công việc của tôi trái ngược hoàn toàn với kính Webb: Thay vì trực tiếp xử lý dữ liệu quan sát, tôi nghiên cứu quá trình hình thành của các thiên hà lùn (dwarf galaxy) trong mô phỏng máy tính để dự đoán các phát hiện trong tương lai. Tuy nhiên, dấn thân vào STScI, một người ngoài cũng có thể cảm giác rằng mình đang phụ trách điều khiển kính Webb, vì quả thật là đi đâu hay gặp ai cũng chỉ nghe thấy mọi người nói, đùa và lo về chiếc kính.

Tại buổi gặp mặt trực tuyến đầu tiên dành cho các thực tập sinh mới, ông Ken Sembach - Giám đốc STScI - đã đến muộn vì phải họp hành ngay sau khi “mẻ” dữ liệu đầu tiên của kính Webb được gửi về. Từ cuối 2021, đội ngũ STScI đã ước tính phải đến Hè năm 2022 thì chiếc kính mới hoàn tất khâu thử nghiệm để bắt đầu chụp loạt ảnh đầu tiên, cho nên mùa Hè vừa đến, họ đã phải dốc tâm xử lý dữ liệu, tổng hợp hình ảnh để công bố cho cả thế giới đang ngóng chờ. Vài tuần sau, khi mọi sự đã ngã ngũ, họ ấn định ngày công bố ảnh là sáng 12/7 giờ địa phương, rồi chuyền tay nhau website đăng ký tham dự buổi công bố ảnh nội bộ.

Vì tôi và các thực tập sinh khác đều làm việc từ xa, chúng tôi chỉ theo dõi trực tiếp sự kiện này qua mạng nội bộ, nhưng theo lời những người có mặt tại chỗ, đội ngũ nhân viên và các nhà khoa học kéo đến đông tới mức STScI phải mượn thêm hội trường của Trường Đại học Johns Hopkins bên kia đường.

3. Buổi công bố ảnh nội bộ sáng ngày 12/7 được dẫn chương trình bởi Tiến sĩ Quyen Hart - một nhà khoa học nữ người Mỹ gốc Việt. Với sự giới thiệu của tiến sĩ Hart, các diễn giả thay nhau lên giải thích từng bức ảnh của kính Webb, rồi bày tỏ cảm nghĩ cá nhân về các bức ảnh này.

Là một người nghiên cứu thiên hà, tôi đã bị choáng ngợp khi một trong các diễn giả công bố ảnh Bộ ngũ Stephan, một tập hợp năm thiên hà bao gồm bốn thiên hà bị khóa lại với nhau.

Cụ thể hơn, bốn thiên hà của Bộ ngũ Stephan bị buộc vào với nhau do lực thủy triều (tidal force) - một tác dụng phụ của lực hấp dẫn khiến các thiên thể bị kéo về phía nhau. Trong trường hợp Mặt Trăng và Trái Đất, lực thủy triều từ Mặt Trăng chỉ khiến nước trên bề mặt Trái Đất bị kéo lên. Nhưng ở các thiên hà - các vật thể không phải một cục đá mà chỉ là hỗn độn sao, khí và bụi túm tụm lại, bốn thiên hà cùng tác động lực thủy triều lên nhau lập tức sẽ bị xoáy vào nhau, khiến chỗ sao, khí, bụi của từng thiên hà bị kéo dãn ra thành các “đuôi thủy triều” (tidal tails).

Sau một thời gian dài, cả bốn thiên hà sẽ hợp nhất trong một cuộc va chạm bạo lực, khiến cho chỗ sao, khí và bụi vốn có văng đitứ tung. Trước đây, với ảnh chụp Bộ ngũ Stephan của Kính thiên văn Vũ trụ Hubble, các nhà thiên văn chỉ thấy được các đuôi thủy triều đứt quãng, nhưng với bức ảnh mới đây của kính Webb, chỉ cần nhìn liếc qua cũng có thể thấy những cái đuôi này bị cuốn vào với nhau, như bốn con mèo âu yếm cuộn đuôi quanh chân chủ mình.

Cũng nhờ độ phân giải cao của kính Webb, giờ đây chúng ta có thể thấy nhiều đốm đỏ ở các đuôi thủy triều. Mà theo bảng màu của Máy ảnh Cận hồng ngoại (NIRCam) và Thiết bị Giữa hồng ngoại (MIRI) lắp đặt trên kính Webb, màu đỏ này báo hiệu các “vườn ươm sao” - những đám mây bụi khổng lồ đang trong quá trình suy sụp trọng lực để tạo ra hàng nghìn, nếu không nói là hàng triệu ngôi sao mới cùng một lúc. Nói cách khác, kính Webb không những cho thấy rõ bốn thiên hà của Bộ ngũ Stephan đang bị trọng lực cuốn vào với nhau, mà còn tiết lộ ngay trong những cái cuốn, cái xoáy tàn khốc như thế, những ngôi sao mới - và có thể là các hệ mặt trời mới - vẫn không ngừng được sinh ra.

Thật khó để miêu tả cảm xúc của cá nhân tôi khi thấy Bộ ngũ Stephan hiện lên sắc nét và sống động như thế. Nghiên cứu thiên hà và cách chúng tương tác với nhau, tôi đã quá quen với hình ảnh những chiếc đuôi thủy triều dài ngoằng trong các mô phỏng máy tính, nhưng thấy chúng trên một bức ảnh thật và nhận mặt được hầu như tất cả các hiện tượng ở bức hình đó là một cảm giác khó tả. Có lẽ cảm giác ấy giống như cụ Tiên Điền từng viết: “Đến bây giờ mới thấy đây/Mà lòng đã chắc những ngày một hai”. Đối với tôi, Bộ ngũ Stephan cũng không phải thứ gì quá thân mật, bởi nó cũng chỉ là một trong nhiều ví dụ về tương tác trọng lực ở cấp độ thiên hà mà thôi. Nhưng nhìn chung, cái cảm giác mừng rỡ và trầm trồ cũng chẳng khác mấy, nhất là khi những thiên hà thường khó quan sát chi tiết tới mức nhiều năm nay, các nhà thiên văn học vẫn phải tự mình mô phỏng trên máy tính để lý giải và dự đoán đời thực.

• Kính viễn vọng James Webb đem lại những hình ảnh ngoạn mục mới về vũ trụ     

4. Tôi tin rằng Kính thiên văn Vũ trụ James Webb, với những khả năng phi thường của nó, sẽ đưa đến cho chúng ta nhiều hiểu biết hơn về vũ trụ ngoài kia. Không những thế, trong bối cảnh đại dịch COVID-19 và các rối loạn chính trị trên thế giới, những bức ảnh của kính Webb còn là minh chứng cho những bước tiến tuyệt vời mà con người có thể đạt được khi sát cánh bên nhau vì một lợi ích chung.

Tham dự sự kiện tại STScI, tôi nhận ra mình không phải là người duy nhất cảm thấy vậy. Trong bài phát biểu của mình, Giám đốc Ken Sembach cũng ca ngợi tình đoàn kết của đội ngũ thực hiện dự án và nhắn gửi như sau: “Chúng ta đã qua một chặng đường dài, và khi ta tưởng như mình đã đến giới hạn, hoặc là đã quá mệt, đồng đội và gia đình ta đã nói: “Hãy dựa vào chúng tôi, vì tất cả chúng ta trải qua chuyện này cùng nhau”. Và chúng ta trả ơn khi họ cần ta hỗ trợ, bởi gia đình và đội nhóm tốt thì sẽ làm thế. Họ quan tâm đến nhau”.

Nguyễn Bình