Kính viễn vọng không gian James Webb của NASA tiếp tục cách mạng hóa hiểu biết của chúng ta về vũ trụ với hai khám phá đột phá thách thức những giả định lâu nay về khoa học hành tinh và sự hình thành vũ trụ sơ khai. Các quan sát gần đây đã tiết lộ rằng sao Thiên Vương tạo ra nhiều nhiệt nội tại hơn so với suy nghĩ trước đây, trong khi các nhà thiên văn học đã xác nhận sự tồn tại của lỗ đen cổ xưa nhất từng được phát hiện, có niên đại từ khi vũ trụ chỉ mới 3% tuổi hiện tại.
Sao Thiên Vương cho thấy khả năng tạo nhiệt nội tại bất ngờ
Trong gần bốn thập kỷ kể từ chuyến bay qua của tàu Voyager 2 của NASA vào năm 1986, các nhà khoa học tin rằng sao Thiên Vương là duy nhất trong số các hành tinh khí khổng lồ vì thiếu khả năng tạo nhiệt nội tại. Đặc điểm bí ẩn này khiến hành tinh băng khổng lồ này có vẻ lạnh hơn và già hơn nhiều so với các hành tinh anh em là sao Mộc, sao Thổ và sao Hải Vương, tất cả đều phát ra nhiều năng lượng hơn so với những gì chúng nhận được từ Mặt trời. Tuy nhiên, nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society đã lật đổ giả định này.
Sử dụng mô hình máy tính tinh vi dựa trên hàng thập kỷ quan sát từ các kính viễn vọng mặt đất và không gian, các nhà nghiên cứu từ NASA và Đại học Oxford đã phát hiện ra rằng sao Thiên Vương thực sự phản xạ lại 15% năng lượng nhiều hơn so với những gì nó nhận được từ bức xạ mặt trời. Amy Simon , một nhà khoa học hành tinh tại Trung tâm Bay vũ trụ Goddard của NASA , giải thích rằng phát hiện này giải quyết một bí ẩn lâu nay về lý do tại sao sao Thiên Vương lại có vẻ khác biệt so với các hành tinh khổng lồ khác trong hệ mặt trời của chúng ta.
Thông tin quan trọng về Uranus:
- Khoảng cách từ Mặt trời: Hành tinh thứ 7
- Phản xạ năng lượng: 15% nhiều hơn năng lượng nhận được từ Mặt trời
- Số lượng mặt trăng: 27 (4 có khả năng hoạt động địa chất)
- Lần ghé thăm cuối cùng: Năm 1986 bởi Voyager 2
- Cơ hội sứ mệnh tiếp theo: Đầu thập niên 2030
Lỗ đen cổ xưa thách thức các mô hình vũ trụ học
Trong một khám phá riêng biệt nhưng không kém quan trọng, một nhóm nhà thiên văn học quốc tế đã xác định CAPERS-LRD-z9 , một lỗ đen siêu khối lượng tồn tại chỉ 500 triệu năm sau Vụ nổ lớn. Con quái vật cổ xưa này, nằm cách chúng ta 13,3 tỷ năm, đại diện cho lỗ đen được xác nhận sớm nhất và cung cấp những hiểu biết quan trọng về các thiên hà chấm đỏ nhỏ bí ẩn đã làm bối rối các nhà khoa học kể từ khi Webb bắt đầu hoạt động.
Những vật thể màu đỏ thẫm nhỏ như đầu kim này trong hình ảnh của Webb không thể nhìn thấy được với các kính viễn vọng trước đây, bao gồm cả Hubble , do khoảng cách cực xa và đặc điểm độc đáo của chúng. Steven Finkelstein , giám đốc Trung tâm Biên giới Vũ trụ tại Đại học Texas ở Austin , lưu ý rằng những khám phá này nằm trong số những phát hiện đáng ngạc nhiên nhất từ dữ liệu sớm của Webb , vì chúng trông không giống bất kỳ thiên hà nào được quan sát trước đây.
Thông số kỹ thuật lỗ đen CAPERS-LRD-z9:
- Tuổi: 13,3 tỷ năm tuổi
- Thời gian hình thành: 500 triệu năm sau Big Bang
- Khối lượng: Lớn hơn tới 300 triệu lần so với Mặt trời
- Tuổi của vũ trụ khi hình thành: 3% tuổi hiện tại
- Phương pháp khám phá: Quang phổ học từ Kính viễn vọng không gian James Webb
Bằng chứng quang phổ xác nhận hoạt động của lỗ đen
Nhóm nghiên cứu, do Anthony Taylor dẫn đầu, đã sử dụng khả năng quang phổ của Webb để xác định dấu hiệu đặc trưng của khí xoay nhanh xung quanh và rơi vào lỗ đen. Bằng chứng quang phổ này cung cấp xác nhận đầu tiên rằng các lỗ đen siêu khối lượng có khả năng chịu trách nhiệm cho độ sáng không thể giải thích được của các thiên hà chấm đỏ nhỏ. Lỗ đen ở trung tâm của CAPERS-LRD-z9 được ước tính có khối lượng lớn gấp tới 300 triệu lần so với Mặt trời của chúng ta.
Khả năng của Kính viễn vọng Không gian James Webb:
- Phát hiện các vật thể không thể nhìn thấy bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble
- Phân tích quang phổ học của các thiên hà xa xôi
- Chụp ảnh bằng Camera Cận hồng ngoại
- Độ phân giải đủ để phát hiện thiên hà "chấm đỏ nhỏ"
- Hoạt động từ năm 2022
Ý nghĩa đối với thám hiểm không gian tương lai
Những khám phá này nhấn mạnh nhu cầu cấp thiết cho các sứ mệnh chuyên dụng để hiểu rõ hơn về hệ mặt trời và vũ trụ sơ khai của chúng ta. Sứ mệnh Tàu quỹ đạo và Thăm dò sao Thiên Vương được đề xuất phải đối mặt với những thách thức về thời gian, với cửa sổ phóng chỉ mở mỗi 12 năm một lần khi sao Mộc thẳng hàng đúng cách để hỗ trợ trọng lực. Cơ hội tiếp theo vào đầu những năm 2030 sẽ cần một hành trình 12-13 năm để đến được hành tinh băng khổng lồ này và 27 mặt trăng của nó, trong đó bốn mặt trăng có thể chứa các đại dương dưới bề mặt.
Những tiết lộ của kính viễn vọng Webb về cả sao Thiên Vương gần gũi và vũ trụ sơ khai xa xôi chứng minh rằng công nghệ quan sát tiên tiến tiếp tục định hình lại góc nhìn vũ trụ của chúng ta, tiết lộ rằng vũ trụ chứa đựng nhiều bất ngờ hơn nhiều so với những gì các mô hình truyền thống dự đoán.