Khi nhìn vào những bức ảnh rực rỡ về các thiên hà xa xôi từ kính thiên văn James Webb (JWST), thực chất chúng ta không phải đang nhìn thấy chúng ở thời điểm hiện tại. Những gì chúng ta thấy là hình ảnh của vũ trụ từ hàng tỷ năm trước. James Webb giống như một “cỗ máy thời gian” thực thụ giúp nhân loại ngược dòng lịch sử.
Vì sao James Webb có thể nhìn ngược về quá khứ?
- What (Cái gì): James Webb là kính thiên văn hồng ngoại có khả năng thu nhận ánh sáng từ những ngôi sao và thiên hà đầu tiên sau vụ nổ Big Bang.
- Who (Ai): Dự án khổng lồ được vận hành bởi NASA, ESA (Châu Âu) và CSA (Canada).
- Where (Ở đâu): Kính đang hoạt động tại điểm Lagrange 2 (L2), cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km.
- When (Khi nào): Nó thu nhận ánh sáng đã di chuyển trong không gian từ hơn 13,5 tỷ năm trước.
- Why (Tại sao): Do tốc độ ánh sáng là hữu hạn ($300,000$ km/s), nên ánh sáng từ vật thể càng xa càng mất nhiều thời gian để đến được gương cầu của kính.
- How (Như thế nào): Nhờ khả năng quan sát sóng hồng ngoại, James Webb xuyên qua các đám bụi vũ trụ để bắt được những tia sáng yếu ớt bị “giãn ra” do sự giãn nở của vũ trụ.
Việc quan sát các vật thể ở khoảng cách không tưởng này đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối, cũng giống như cách các nhà khoa học phải đo khoảng cách giữa chúng ta đến các vì sao bằng những đơn vị đo lường đặc biệt.
1. Tốc độ ánh sáng và sự trễ thời gian
Ánh sáng từ Mặt Trăng mất khoảng 1,3 giây để đến Trái Đất, ánh sáng từ Mặt Trời mất 8 phút. Điều đó có nghĩa là khi bạn nhìn lên bầu trời, bạn đang thấy Mặt Trời của 8 phút trước. Với những thiên hà cách chúng ta hàng tỷ năm ánh sáng, ánh sáng của chúng đã phải hành trình suốt hàng tỷ năm mới đến được James Webb. Khi tấm gương của kính bắt được tia sáng đó, ngôi sao phát ra nó có lẽ đã “chết” từ lâu.
2. Hiện tượng dịch chuyển đỏ (Redshift)
Vũ trụ đang giãn nở, và khi ánh sáng di chuyển qua không gian đang giãn nở đó, sóng ánh sáng bị kéo dài ra. Ánh sáng khả kiến (nhìn thấy được) sẽ chuyển thành tia hồng ngoại. Mắt người và các kính thiên văn thường không thể thấy, nhưng James Webb được thiết kế đặc biệt để “nhìn” trong dải phổ này.
Khám phá này giúp chúng ta hiểu rằng mọi vật trong vũ trụ đều vận động theo những quy luật vật lý khắt khe, tương tự như cách các hành tinh trong vũ trụ di chuyển nhưng không va vào nhau.
3. Khả năng xuyên thấu bụi vũ trụ
Các thiên hà trẻ thường được bao bọc bởi những đám bụi và khí dày đặc. Ánh sáng thông thường bị chặn lại, nhưng tia hồng ngoại có thể xuyên qua. James Webb giúp chúng ta nhìn xuyên qua “tấm màn” này để thấy được khoảnh khắc những ngôi sao đầu tiên hình thành sau thời kỳ tối tăm của vũ trụ.
4. Tại sao chúng ta cần nhìn về quá khứ?
Việc nhìn lại quá khứ giúp các nhà khoa học hiểu được nguồn gốc của chính chúng ta. Bằng cách quan sát cách các thiên hà đầu tiên hình thành, con người có thể dự đoán được tương lai của dải Ngân Hà và hệ Mặt Trời.
Kết luận
Kính thiên văn James Webb không chỉ chụp ảnh, nó đang kể lại câu chuyện về lịch sử của vũ trụ. Mỗi bức ảnh là một trang sách từ hàng tỷ năm trước, mang lại cho nhân loại cái nhìn chưa từng có về thuở sơ khai của vạn vật.
