Kính thiên văn James Webb (JWST) được yêu thích sẽ sớm bắt đầu thực hiện danh sách việc cần làm hấp dẫn cho năm 2024 và 2025, bao gồm nghiên cứu về hố đen, mặt trăng ngoại hành tinh, năng lượng tối và hơn thế nữa.
Đơn vị điều hành kính thiên văn James Web vừa phác thảo 253 chương trình Quan sát viên chung (GO) sẽ sử dụng kính thiên văn nhạy và mạnh nhất của nhân loại này trong tổng cộng 5.500 giờ từ tháng 7 năm 2024 đến tháng 6 năm 2025. Phạm vi này được gọi là Chu kỳ 3 của hoạt động JWST.
Chu kỳ 3 sẽ được xây dựng dựa trên những tiến bộ khoa học được tạo ra bởi chiếc kính thiên văn trị giá 10 tỷ đô la này trong hai năm trước, bắt đầu truyền dữ liệu trở lại.
Hình minh họa về Kính thiên văn James Webb và một số mục tiêu quan sát Chu kỳ 3 của nó bao gồm các hố đen, các thiên hà cổ đại và các ngoại mặt trăng. (Ảnh: Robert Lea / NASA).
Một số mục tiêu trong năm thứ ba của JWST bao gồm các ngoại mặt trăng tiềm năng hoặc các mặt trăng bao quanh các ngoại hành tinh, các ngoại hành tinh kết hợp với bầu khí quyển của chúng, các hố đen siêu lớn và thậm chí cả các thiên hà xa xôi tồn tại trong buổi bình minh của thời gian.
JWST cũng sẽ nghiên cứu các cấu trúc quy mô lớn trong vũ trụ để tiết lộ chi tiết về sự giãn nở tăng tốc của vũ trụ và năng lượng tối, lực bí ẩn thúc đẩy chuyển động đó.
Cuộc săn lùng các ngoại mặt trăng đang diễn ra
JWST trong Chu kỳ 3 sẽ tìm kiếm các mặt trăng bên ngoài hệ mặt trời. Chúng được gọi là các mặt trăng ngoài hệ mặt trời, hay đơn giản là “exomoons”.
David Kipping, trợ lý giáo sư thiên văn học tại Đại học Columbia, là thành viên của nhóm hy vọng tìm thấy các mặt trăng xung quanh ngoại hành tinh Kepler-167e nói riêng. Hành tinh khí khổng lồ này có kích thước và khối lượng tương đương Sao Mộc và cách Trái đất 1.115 năm ánh sáng.
Đi tìm hố đen siêu lớn
Các nhà thiên văn học tin rằng, phần lớn các thiên hà lớn trong vũ trụ của chúng ta đều có những hố đen siêu lớn trong tâm với khối lượng lớn bằng hàng triệu, thậm chí hàng tỷ mặt trời. Một số hố đen siêu lớn này đang tích cực nuốt khí và bụi bao quanh chúng trong các đĩa vật chất gọi là đĩa bồi tụ.
Ảnh hưởng hấp dẫn của những hố đen quái vật này được cho là làm nóng vật chất trong các đĩa bồi tụ đó, khiến chúng phát ra bức xạ sáng trên phổ điện từ và tạo ra các vùng gọi là Hạt nhân Thiên hà Hoạt động (AGN).
Ngoài ra, bất kỳ vật chất nào không bị hố đen nuốt chửng đều có thể được truyền đến các cực của nó, nơi nó bị nổ tung khi các tia hạt di chuyển với tốc độ gần bằng ánh sáng. Khi điều đó xảy ra, hiện tượng này được gọi là chuẩn tinh.
Nghiên cứu các vật thể trong vũ trụ sơ khai
Một trong những vai trò chính của JWST là nghiên cứu các vật thể trong vũ trụ sơ khai. Kính thiên văn mạnh mẽ này có được khả năng này vì sự giãn nở của vũ trụ kéo dài các bước sóng ánh sáng từ các vật thể ở xa khi ánh sáng này truyền về phía chúng ta, di chuyển các bước sóng về phía “đầu đỏ” của quang phổ điện từ.
Ánh sáng đó di chuyển càng lâu để đến được chúng ta thì ánh sáng càng dịch chuyển về phía đỏ nhiều hơn. Điều này có nghĩa là ánh sáng đã truyền đi trong khoảng 12 tỷ năm bị dịch chuyển đỏ cực độ, đi vào vùng hồng ngoại của phổ điện từ và nằm ngoài phạm vi khả kiến mà chúng ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường.
Thực tế, ánh sáng hồng ngoại là vô hình đối với chúng ta. Tuy nhiên, JWST có khả năng quan sát ánh sáng hồng ngoại này và do đó giúp nghiên cứu các ngôi sao đầu tiên và các thiên hà sớm nhất, điều mà nó sẽ tiếp tục thực hiện vào năm 2025 với một số dự án GO Chu kỳ 3.
Nhìn xa hơn Chu kỳ 3 của JWST, lời kêu gọi đề xuất GO cho Chu kỳ 4 sẽ được đưa ra vào ngày 1/8 năm nay, với thời hạn được ấn định là ngày 16/10 năm nay. Quá trình đánh giá của Ủy ban Phân bổ Kính thiên văn Chu kỳ 4 (TAC) sẽ diễn ra từ ngày 3/2 đến ngày 12/2 năm 2025, với các lựa chọn được tiết lộ vào khoảng ngày 5/3 năm sau. Các chương trình JWST Chu kỳ 4 GO sau đó sẽ bắt đầu thực hiện quan sát vũ trụ vào ngày 1/7 năm 2025.