Khi bạn ngước nhìn bầu trời đêm, ánh sáng từ những ngôi sao lấp lánh thực chất là thông điệp từ quá khứ. Những thiên thể này phát ra ánh sáng cách đây hàng triệu, thậm chí hàng tỷ năm và chỉ vừa đến được Trái Đất. Vậy làm sao kính thiên văn có thể “nhìn thấy” những thiên hà xa xôi như vậy?
Mặc dù Mặt Trăng ở rất gần chúng ta, nhưng ánh sáng phát ra từ nó vẫn mất 1,3 giây để tới được mắt người quan sát. (Nguồn: NASA)
Ánh sáng – thông điệp từ vũ trụ xa xưa
Các thiên thể trong vũ trụ liên tục phát ra bức xạ điện từ, bao gồm cả ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy. Ánh sáng này di chuyển với tốc độ khoảng 300.000 km/s. Khi nói một thiên hà cách Trái Đất 13 tỷ năm ánh sáng, nghĩa là ánh sáng từ thiên hà đó đã mất 13 tỷ năm để đến được chúng ta. Vì vậy, kính thiên văn không nhìn thấy hiện tại, mà là quá khứ của vũ trụ.
Mắt người có khả năng thu ánh sáng rất hạn chế. Trong khi đó, kính thiên văn hoạt động như một bộ thu ánh sáng khổng lồ. Khả năng thu sáng của kính tỷ lệ thuận với bình phương đường kính gương chính. Ví dụ, kính thiên văn đường kính 2m có khả năng thu sáng gấp 4 lần kính 1m.
Kính thiên văn đặt trên đỉnh Mauna Kea (Hawaii) với gương 10m có khả năng thu sáng gấp 600.000 lần mắt người. Nhờ đó, nó có thể quan sát các thiên hà cách xa hơn 13 tỷ năm ánh sáng.
Vera C. Rubin Observatory là một trong những kính thiên văn mặt đất tiên tiến nhất thế giới. (Nguồn: Rubin Observatory)
Vera C. Rubin Observatory là một trong những kính thiên văn mặt đất tiên tiến nhất thế giới, được xây dựng trên đỉnh Cerro Pachón ở Chile. Vera C. Rubin Observatory đón “ánh sáng đầu tiên” vào ngày 23/6/2025, đánh dấu thời điểm kính thiên văn bắt đầu hoạt động và ghi nhận những hình ảnh đầu tiên từ vũ trụ.
Trong hơn 7 giờ quan sát, Rubin đã chụp 678 ảnh, hé lộ chi tiết về Tinh vân Trifid, Tinh vân Lagoon và hàng ngàn thiên hà xa xôi. Đồng thời, kính cũng phát hiện hơn 2.000 tiểu hành tinh mới, cho thấy khả năng theo dõi các vật thể trong Hệ Mặt Trời.
Rubin đã bước vào giai đoạn khảo sát kéo dài 10 năm – Legacy Survey of Space and Time (LSST) – nhằm tạo nên một “bộ phim vũ trụ” về sự tiến hóa của các thiên hà, sao và hành tinh.
Cụm thiên hà Coma cách Trái Đất trên 300 triệu năm ánh sáng - minh chứng cho việc công nghệ trợ giúp nhân loại được tìm thấy điều chưa từng thấy. (Nguồn: Rubin Obeservatory)
Khi công nghệ giúp nhân loại nhìn thấy điều chưa từng thấy
Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), được phóng vào năm 2021, là thiết bị tiên tiến nhất hiện nay. Gương chính của Webb có đường kính 6,5m, diện tích thu sáng hơn 25m².
Do sự giãn nở của vũ trụ, ánh sáng từ các thiên hà xa bị kéo dài thành bước sóng hồng ngoại – hiện tượng gọi là “dịch chuyển đỏ” (redshift). Kính Webb được thiết kế để phát hiện ánh sáng này, giúp chúng ta “nhìn ngược thời gian” về thời kỳ sơ khai của vũ trụ.
Vào tháng 8/2025, Webb đã chụp trường sâu Hubble – một vùng trời nhỏ chỉ chiếm 1/12,7 triệu diện tích bầu trời, nhưng chứa hơn 2.500 thiên hà xa xôi. Một số thiên hà trong đó hình thành chỉ 300–400 triệu năm sau vụ nổ Big Bang.
Kính thiên văn James Webb. (Nguồn: NASA)
Khả năng phân giải của kính thiên văn phụ thuộc vào khẩu độ. Theo tiêu chuẩn Rayleigh, độ phân giải góc tỷ lệ nghịch với đường kính gương. Kính Hubble với khẩu độ 2,4m có độ phân giải 0,05 giây cung, đủ để phân biệt các ngôi sao riêng lẻ trong thiên hà Andromeda cách 2,5 triệu năm ánh sáng.
Kính thiên văn cực lớn châu Âu (ELT), đang được xây dựng tại Chile, có gương chính 39,3m. Khi hoàn thành, ELT sẽ có độ phân giải lên tới 0,001 giây cung, cho phép quan sát trực tiếp bề mặt các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời.
Kính thiên văn không xuyên qua không gian, mà thu nhận và giải mã những hạt photon cổ xưa đã vượt qua hàng tỷ năm ánh sáng. Nhờ công nghệ hiện đại, nhân loại đang từng bước mở rộng ranh giới quan sát vũ trụ, khám phá những bí ẩn về nguồn gốc và sự tiến hóa của các thiên hà, ngôi sao và hành tinh.
