7 bức ảnh ấn tượng từ kính viễn vọng vũ trụ

Bảy bức ảnh từ kính viễn vọng vũ trụ cho thấy quá trình hình thành sao, những ngôi sao đang hấp hối, các thiên hà tương tác và vũ trụ xa xôi với độ chi tiết đáng kinh ngạc. Ảnh: NASA

Kính viễn vọng vũ trụ mang đến những góc nhìn mà đài quan sát đặt trên mặt đất khó có thể chạm tới, bởi bầu khí quyển Trái Đất ngăn cản nhiều bước sóng ánh sáng và làm nhòe những nguồn sáng yếu ớt phát ra từ khoảng cách hàng tỷ năm ánh sáng.

Nhờ hoạt động ngoài không gian, Hubble và James Webb thu được ánh sáng mà con người khó lòng quan sát nếu chỉ dùng kính thiên văn đặt dưới mặt đất, và chính điều đó khiến một số bức ảnh của hai đài quan sát này trở thành biểu tượng của ngành thiên văn học hiện đại. Có bức ảnh nổi tiếng vì vẻ đẹp thị giác, có bức ảnh lại quan trọng vì đã làm thay đổi cách con người hiểu về vũ trụ, và một vài bức đạt được cả hai điều đó cùng lúc. Bảy bức ảnh dưới đây, tất cả đều do NASA công bố, cho thấy vì sao giới khoa học vẫn không ngừng nhắc tới Hubble và James Webb mỗi khi bàn về những khám phá lớn của thiên văn học.

Từ những cột trụ khí bụi đến giới hạn xa nhất của vũ trụ quan sát được

Cột trụ Sáng Thế, ảnh chụp từ Hubble và James Webb đặt cạnh nhau. Ảnh: NASA

1. Cột trụ Sáng Thế

Bức ảnh Cột trụ Sáng Thế do Hubble chụp năm 1995 là một trong những hình ảnh thiên văn mà công chúng dễ nhận ra. Những cột khí và bụi khổng lồ này nằm trong tinh vân Đại Bàng, cách Trái Đất khoảng 6.500 năm ánh sáng, và trải dài khoảng năm năm ánh sáng. Bức xạ mạnh từ các ngôi sao trẻ gần đó đang gọt giũa hình dạng của những cột trụ, trong khi bên trong lớp mây dày đặc, nhiều ngôi sao mới vẫn tiếp tục ra đời.

Nhiều năm sau, James Webb quay lại khu vực này và chụp ảnh bằng tia hồng ngoại, xuyên qua phần lớn lớp bụi để lộ ra những ngôi sao từng ẩn giấu bên trong và phía sau các cột trụ. Hai bức ảnh của Hubble và Webb đặt cạnh nhau cho thấy quan sát cùng một vật thể ở các bước sóng khác nhau có thể hé lộ những khía cạnh hoàn toàn khác biệt của nó.

Hubble chụp bức ảnh Hubble Deep Field trong 10 ngày của năm 1995, ghi lại khoảng 3.000 thiên hà xa xôi ở nhiều giai đoạn tiến hóa khác nhau. Ảnh: NASA

2. Trường Sâu Cực của Hubble

Ảnh Trường Sâu Cực của Hubble, thường gọi bằng tên tiếng Anh Hubble Ultra Deep Field, trông gần giống một bức chụp ngẫu nhiên những đốm sáng rải trên nền trời đen kịt, nhưng gần như không đốm sáng nào trong đó là ngôi sao thuộc dải Ngân Hà của chúng ta. Bức ảnh chứa gần 10.000 thiên hà, nằm gọn trong một vùng trời chỉ chiếm một phần rất nhỏ so với kích thước Mặt Trăng nhìn từ Trái Đất.

Hubble ghép bức ảnh này từ hàng trăm lần phơi sáng mà kính đã thu thập trong nhiều ngày liên tiếp, nhờ đó những vật thể cực kỳ mờ nhạt mới có cơ hội hiện lên rõ nét. Một số thiên hà nhỏ nhất và có màu đỏ nhất trong ảnh đã tồn tại từ khi vũ trụ mới khoảng 800 triệu năm tuổi, biến một mảng trời tưởng như trống rỗng thành cánh cửa nhìn xuyên suốt lịch sử vũ trụ.

Hàng nghìn thiên hà tràn ngập bức ảnh hồng ngoại gần này của cụm thiên hà SMACS 0723. Ảnh: NASA

3. Trường sâu đầu tiên của James Webb - cụm thiên hà SMACS 0723

Khi NASA công bố bức ảnh trường sâu đầu tiên của James Webb vào năm 2022, hình ảnh cho thấy hàng nghìn thiên hà chen chúc trong một vùng trời chỉ nhỏ bằng hạt cát đặt trên đầu ngón tay khi giơ thẳng cánh tay ra xa. Nhưng phía sau độ phân giải ấn tượng của kính viễn vọng còn là một hiện tượng vật lý đáng chú ý hơn nhiều.

Cụm thiên hà SMACS 0723 đóng vai trò như một thấu kính hấp dẫn, khi khối lượng khổng lồ của nó bẻ cong và khuếch đại ánh sáng từ những thiên hà nằm phía sau, giúp các vật thể vốn mờ nhạt và ở rất xa trở nên dễ quan sát hơn. Những quan sát hồng ngoại gần của Webb đã cho thấy hình ảnh các thiên hà từ hàng tỷ năm trước, trong đó có một số vật thể hồng ngoại mờ nhạt nhất mà giới thiên văn từng ghi nhận vào thời điểm đó.

Những khung cảnh ghi lại sự sinh ra và cái chết của các vì sao

Vách Đá Vũ Trụ là rìa của một khoang khí khổng lồ bên trong NGC 3324, cách Trái Đất khoảng 7.600 năm ánh sáng. Ảnh: NASA

4. Vách Đá Vũ Trụ

Vách Đá Vũ Trụ, cái tên nghe như một dãy núi ngoài hành tinh đang phát sáng, thực chất là rìa của một khoang khí khổng lồ bên trong tinh vân Carina, cách Trái Đất khoảng 7.600 năm ánh sáng. Camera cận hồng ngoại NIRCam của Webb đã ghi lại khu vực này với độ chi tiết vượt trội, phơi bày những vùng mà lớp bụi từng che khuất trước đó, nơi các ngôi sao mới đang hình thành.

Bức xạ tử ngoại và gió sao từ những ngôi sao trẻ có khối lượng lớn đã khoét sâu khoang khí này vào lòng tinh vân. Ánh sáng hồng ngoại của Webb tỏ ra hữu ích ở đây vì nó có thể xuyên qua lớp bụi vốn chặn phần lớn ánh sáng khả kiến, giúp các nhà thiên văn quan sát rõ hơn quá trình đang diễn ra bên trong những vườn ươm sao.

Những lớp vỏ khí và bụi đang phát sáng và giãn nở, do một ngôi sao hấp hối ở trung tâm NGC 3132 phóng ra không gian. Ảnh: NASA

5. Tinh vân Vòng Nam

Tinh vân Vòng Nam trông như một con mắt vũ trụ đang phát sáng, nhưng cấu trúc của nó thực chất là kết quả của một ngôi sao hấp hối đang trút bỏ từng lớp khí và bụi. Quan sát của Webb cho thấy hệ thống ở trung tâm tinh vân thực ra chứa hai ngôi sao, chứ không phải một như từng nghĩ. Ngôi sao mờ hơn chịu trách nhiệm phóng vật chất ra không gian, trong khi ngôi sao đồng hành sáng hơn góp phần định hình tinh vân khi cả hai xoay quanh nhau.

Hai thiết bị NIRCam và MIRI trên Webb cho ra hai hình ảnh khác biệt rõ rệt của cùng một vật thể, minh chứng cho việc các bước sóng hồng ngoại khác nhau có thể hé lộ những thành phần khác nhau trong cùng một cảnh tượng về cái chết của một ngôi sao.

Bộ Ngũ Stephan, hay Hickson Compact Group 92 (HCG 92), là một nhóm gồm năm thiên hà nằm trong chòm sao Phi Mã, cách Trái Đất khoảng 290 triệu năm ánh sáng. Ảnh: NASA

6. Bộ Ngũ Stephan

Bộ Ngũ Stephan, hay Hickson Compact Group 92, là một nhóm gồm năm thiên hà nằm trong chòm sao Phi Mã, cách Trái Đất khoảng 290 triệu năm ánh sáng. Bức ảnh kết hợp giữa NIRCam và MIRI của Webb phơi bày lượng chi tiết khổng lồ bên trong hệ thống đang tương tác này, trong đó có những cấu trúc hình thành do các thiên hà va chạm hấp dẫn lẫn nhau.

Bức ảnh vượt xa giá trị thẩm mỹ của một tập hợp thiên hà xa xôi, bởi nó ghi lại hậu quả của quá trình các thiên hà tương tác trên quy mô khổng lồ. Các thiết bị hồng ngoại của Webb cho phép giới thiên văn quan sát cả sao lẫn bụi trong hệ thống, mang lại thông tin mà các nhà thiên văn khó thu thập được nếu chỉ dựa vào quan sát ánh sáng khả kiến.

Kính viễn vọng không gian James Webb của NASA chụp Tinh vân Con Cua, phần còn lại của một vụ nổ siêu tân tinh cách Trái Đất khoảng 6.500 năm ánh sáng trong chòm sao Kim Ngưu. Ảnh: NASA

7. Tinh vân Con Cua

Tinh vân Con Cua là phần còn lại đang giãn nở của một ngôi sao từng phát nổ thành siêu tân tinh cách đây gần một nghìn năm, hiện cách Trái Đất khoảng 6.500 năm ánh sáng trong chòm sao Kim Ngưu. Ảnh chụp của Hubble cho thấy một mạng lưới khí và bụi chằng chịt lan tỏa từ tâm vụ nổ, nơi một sao neutron quay cực nhanh vẫn còn tồn tại.

Những quan sát gần đây hơn của Hubble còn giúp giới thiên văn so sánh hình dạng tinh vân qua nhiều thập kỷ và đo tốc độ giãn nở của cấu trúc này. Bức ảnh năm 2024 ghi lại các loại khí khác nhau cùng mật độ và mức năng lượng của chúng, biến thứ trông như một đám mây vũ trụ nhiều màu sắc thành một bản ghi chép về vụ nổ sao vẫn đang tiếp diễn.

Kết

Bảy bức ảnh trên cho thấy kính viễn vọng vũ trụ không đơn thuần là những chiếc máy ảnh mạnh mẽ đặt ngoài không gian. Hubble đã hé lộ các thiên hà trải dài qua hàng tỷ năm lịch sử vũ trụ, còn James Webb đang giúp giới thiên văn nhìn xuyên qua lớp bụi và tiến sâu hơn vào vùng hồng ngoại của vũ trụ, trong khi quan sát ở nhiều bước sóng khác nhau tiếp tục hé lộ những quá trình vốn nằm ngoài tầm mắt con người.

Vẻ đẹp thị giác của những bức ảnh này vì thế chỉ là lớp ngoài cùng của những gì hai đài quan sát đang thực hiện. Mỗi bức ảnh đồng thời là một tập dữ liệu khoa học, chứa thông tin về các ngôi sao, thiên hà, bụi vũ trụ, bức xạ, lực hấp dẫn và quá trình tiến hóa của toàn bộ vũ trụ.

Theo tạp chí Điện tử và Ứng dụng