Trong lịch sử thiên văn học, kính viễn vọng James Webb và Hubble là hai trong số các thiết bị mạnh mẽ nhất từng được chế tạo để khám phá vũ trụ. Cả hai kính viễn vọng đều đã cung cấp cho nhân loại những hình ảnh đầy mê hoặc và thông tin khoa học quý báu về sự hình thành và phát triển của vũ trụ. Mỗi kính viễn vọng có những đặc điểm kỹ thuật riêng biệt, phục vụ cho những mục đích nghiên cứu khác nhau và góp phần tạo nên một bức tranh toàn cảnh phong phú về vũ trụ.
Thông tin cơ bản về James Webb và Hubble
Hubble Space Telescope
Kính viễn vọng không gian Hubble (Hubble Space Telescope – HST) được phóng lên quỹ đạo vào năm 1990, là sản phẩm hợp tác giữa NASA và Cơ quan Không gian Châu Âu (ESA). Hubble có khả năng quan sát ánh sáng khả kiến, cực tím và một phần nhỏ của ánh sáng hồng ngoại, mang đến hình ảnh rõ nét, chi tiết của các thiên hà, tinh vân, và hành tinh. Những phát hiện của Hubble đã ảnh hưởng lớn đến mọi khía cạnh của thiên văn học và trở thành nguồn cảm hứng cho thế hệ sau.
James Webb Space Telescope
James Webb Space Telescope (JWST) là kính viễn vọng không gian tiếp nối Hubble, được phóng vào cuối năm 2021 và đi vào hoạt động năm 2022. Webb lớn hơn, tiên tiến hơn và được thiết kế để quan sát các bước sóng hồng ngoại sâu hơn. Nhờ đó, nó có thể quan sát sâu hơn vào không gian và thời gian, trở lại thời kỳ sơ khai của vũ trụ, khi những ngôi sao và thiên hà đầu tiên hình thành.
Sự khác nhau giữa James Webb và Hubble
Sự khác biệt về bước sóng quan sát
Một trong những khác biệt quan trọng nhất giữa Hubble và Webb là bước sóng mà 2 kính viễn vọng này quan sát. Hubble được tối ưu hóa để quan sát ánh sáng cực tím, khả kiến và một phần nhỏ của hồng ngoại (từ 0,1 đến 2,5 micron). Điều này giúp Hubble có thể quan sát và cung cấp hình ảnh chi tiết các thiên hà, ngôi sao và hành tinh trong phạm vi gần Trái Đất.
Trong khi đó, Webb là kính viễn vọng hồng ngoại với khả năng quan sát ở dải sóng từ 0,6 đến 28,5 micron. Khả năng này cho phép Webb “xuyên qua” các đám mây bụi và khí trong các tinh vân, nơi các ngôi sao và hệ hành tinh hình thành. Ngoài ra, khả năng quan sát hồng ngoại của Webb giúp nó nhìn xa hơn và ngược thời gian, đạt đến thời kỳ sơ khai của vũ trụ, khi những ngôi sao và thiên hà đầu tiên bắt đầu xuất hiện.
Kích thước và cấu trúc của gương
Webb có gương chính lớn hơn nhiều so với Hubble. Với đường kính 6,5 mét, gương của Webb có diện tích thu sáng lớn gấp 6 lần so với gương chính 2,4 mét của Hubble. Nhờ đó, Webb có khả năng thu thập nhiều ánh sáng hơn, giúp quan sát những vật thể xa xôi và mờ nhạt trong vũ trụ với độ chi tiết cao.
Điểm khác biệt trong thiết kế gương của James Webb và Hubble cũng là một yếu tố đáng lưu ý. Gương của Webb được cấu tạo từ 18 đoạn gương lục giác bằng berili, một kim loại nhẹ và bền, được phủ lớp vàng mỏng để tối ưu hóa khả năng phản xạ ánh sáng hồng ngoại. Các gương này có thể điều chỉnh để tạo thành một gương lớn duy nhất. Trong khi đó, gương của Hubble được làm từ một khối kính duy nhất với lớp phủ nhôm và magiê florua, chỉ phản xạ tốt ánh sáng khả kiến và cực tím.
Khả năng hoạt động trong môi trường không gian
Hubble hoạt động trên quỹ đạo thấp của Trái Đất, cách mặt đất khoảng 570 km, dễ bị ảnh hưởng bởi những yếu tố như sự biến đổi nhiệt độ và nhiễu từ trường. Trong quỹ đạo này, Hubble thường xuyên phải đi qua vùng Dị thường Nam Đại Tây Dương – một khu vực có từ trường yếu, dễ gây nhiễu tín hiệu và hệ thống điện tử. Tuy nhiên, vị trí gần Trái Đất này cũng cho phép các nhà khoa học thực hiện các sứ mệnh sửa chữa và bảo trì, giúp Hubble hoạt động hiệu quả trong hơn 30 năm qua.
Ngược lại, Webb được đặt tại điểm Lagrange thứ hai (L2), cách Trái Đất 1,5 triệu km. Tại L2, Webb có thể tránh được phần lớn bức xạ từ Trái Đất và Mặt Trời, giúp thiết bị duy trì nhiệt độ siêu lạnh cần thiết để quan sát bước sóng hồng ngoại. Vị trí xa xôi của Webb cũng đồng nghĩa với việc nó không thể sửa chữa hay bảo trì dễ dàng như Hubble.
Khả năng quan sát và ứng dụng
Khả năng quan sát hồng ngoại của Webb cho phép nó nhìn thấy các vật thể ở xa hơn và sâu hơn trong không gian, bao gồm các ngôi sao và thiên hà đầu tiên hình thành khoảng 13,5 tỷ năm trước. Webb có thể nghiên cứu các ngoại hành tinh và bầu khí quyển của chúng, cung cấp thông tin chi tiết về khả năng tồn tại sự sống bên ngoài Trái Đất.
Hubble, tuy không thể nhìn xa như Webb, vẫn có vai trò quan trọng trong việc quan sát các vật thể gần hơn trong dải Ngân Hà và hệ Mặt Trời. Các hình ảnh của Hubble đã cung cấp thông tin phong phú về các hành tinh, mặt trăng và tinh vân gần Trái Đất. Khả năng quan sát ánh sáng cực tím và khả kiến của Hubble giúp nó nghiên cứu chi tiết các vật thể trong không gian, đặc biệt là các ngôi sao mới hình thành.
Ý nghĩa khoa học và tương lai
Cả Webb và Hubble đều là những thành tựu khoa học vượt bậc, giúp chúng ta hiểu thêm về sự hình thành và phát triển của vũ trụ. Hubble đã đặt nền tảng cho nhiều khám phá quan trọng, từ việc xác định sự tồn tại của lỗ đen tại trung tâm các thiên hà đến phát hiện sự giãn nở tăng tốc của vũ trụ, một khám phá giành giải Nobel vật lý. Những quan sát của Hubble đã trở thành nguồn cảm hứng, thu hút hàng triệu người yêu thiên văn và thúc đẩy những nghiên cứu chuyên sâu hơn.
Với Webb, các nhà khoa học kỳ vọng sẽ mở rộng những hiểu biết của Hubble và khám phá các giai đoạn sơ khai của vũ trụ, nghiên cứu sự hình thành và tiến hóa của các thiên hà từ thời kỳ đầu. Khả năng quan sát hồng ngoại của Webb còn có thể giúp tìm kiếm dấu hiệu của sự sống trên các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời.
Mặc dù có những điểm khác biệt về bước sóng, cấu trúc và khả năng quan sát, James Webb và Hubble đã cùng nhau cung cấp cho chúng ta một cái nhìn toàn diện hơn về vũ trụ. Nếu Hubble là công cụ tiên phong, mở ra kỷ nguyên của thiên văn học không gian, thì Webb là bước tiến lớn hơn, đi sâu vào những bí ẩn của vũ trụ xa xôi và thời kỳ sơ khai.
Cả hai đều là minh chứng cho sự phát triển vượt bậc của công nghệ và tầm nhìn của con người trong việc khám phá không gian, đóng vai trò là “những người khổng lồ” trên vai những khám phá của nhân loại.
Đọc thêm: NASA đã phát hiện ra nước trên sao Hỏa như thế nào?
Tham khảo: Science Nasa
