Vào năm 2025, các nhà thiên văn sẽ có một công cụ mới để nghiên cứu vũ trụ: Đài thiên văn Vera C. Rubin. Tọa lạc trên đỉnh núi Cerro Pachón cao 2,682 mét ở phía bắc Chile, đài thiên văn Rubin có nhiệm vụ khám phá bí mật của vật chất tối – loại vật chất bí ẩn nhất trong vũ trụ. Chúng ta biết rằng vật chất tối chiếm 27% vũ trụ, nhưng lại rất khó phát hiện vì nó không tương tác với bất kỳ loại ánh sáng nào. Cho nên để nghiên cứu nó, các nhà khoa học phải suy ra sự hiện diện của nó từ các manh mối gián tiếp.
Trong vòng 10 năm, Rubin sẽ thực hiện một cuộc khảo sát bầu trời bằng camera kỹ thuật số lớn nhất từng được chế tạo cho thiên văn học và mỗi đêm sẽ thu thập một lượng dữ liệu khổng lồ bằng cách quan sát toàn bộ bầu trời phía nam.
Các nhà khoa học có thể tìm thấy sự hiện diện của vật chất tối bằng cách tìm kiếm dấu hiệu của ánh sáng bị bẻ cong. Họ dựa trên một nguyên tắc như sau: Những khối vật chất tối khổng lồ sẽ có lực hấp dẫn đủ lớn để bẻ cong ánh sáng truyền tới chúng ta.
Đài thiên văn Vera C. Rubin.
Trong vòng 10 năm, Rubin sẽ thực hiện một cuộc khảo sát bầu trời bằng camera kỹ thuật số lớn nhất từng được chế tạo cho thiên văn học và mỗi đêm sẽ thu thập một lượng dữ liệu khổng lồ bằng cách quan sát toàn bộ bầu trời phía nam.
Các nhà khoa học có thể tìm thấy sự hiện diện của vật chất tối bằng cách tìm kiếm dấu hiệu của ánh sáng bị bẻ cong. Họ dựa trên một nguyên tắc như sau: Những khối vật chất tối khổng lồ sẽ có lực hấp dẫn đủ lớn để bẻ cong ánh sáng truyền tới chúng ta.
Đài thiên văn Vera C. Rubin.
Nhưng cách đó chỉ có thể phát hiện ra lượng vật chất tối ở quy mô rất lớn, nghĩa là phải cần một số lượng rất lớn của nó mới tạo ra lực hấp dẫn đủ mạnh để bẻ cong ánh sáng. Đây là lúc đài thiên văn Rubin thể hiện khả năng của mình, nó sẽ áp dụng một kỹ thuật khác là quan sát các dòng sao để tìm kiếm vật chất tối trên quy mô nhỏ.
Dòng sao là một nhóm gồm các ngôi sao, giống như dải ruy-băng kéo dài quay quanh một thiên hà như Dải Ngân hà của chúng ta. Những nhóm sao này đều chuyển động cùng nhau theo những đường dài và thanh mảnh, tạo thành các vòng cung lấp lánh xung quanh một thiên hà, đôi khi chúng có tổng khối lượng gấp hàng triệu lần Mặt trời.
Dòng sao quanh Dải Ngân hà.
Đầu tiên, các dòng này rất dễ bị hiệu ứng hấp dẫn làm gián đoạn, vì vậy bằng cách xác định những nơi mà lực hấp dẫn của vật chất tối làm xáo trộn dòng sao, chúng ta có thể tìm thấy dấu vết của vật chất tối. Tiếp đến, các cụm vật chất tối tồn tại xung quanh các thiên hà trong một cấu trúc gọi là quầng sáng (halo). Và Đài thiên văn Rubin có thể phát hiện được những chỗ gián đoạn trong các dòng sao do các cụm này gây ra.
Quầng sáng quanh Thiên hà.
Nhà nghiên cứu Jaclyn Jensen tại Đại học Victoria, cho biết: “Các dòng sao giống như những chuỗi ngọc trai, trong đó các ngôi sao vạch ra đường đi quỹ đạo của hệ thống và có chung một quá khứ. Sử dụng đặc tính của những ngôi sao này, chúng ta có thể xác định thông tin về nguồn gốc của chúng và dòng sao có thể đã trải qua loại tương tác nào. Nếu chúng ta tìm thấy một chiếc vòng ngọc trai với một vài viên ngọc nằm rải rác gần đó, thì có thể suy luận rằng phải chăng thứ gì đó đã đến và làm nó đứt ra."
Trước đây, các nhà thiên văn gặp khó khăn khi nghiên cứu các dòng sao này vì có rất nhiều ngôi sao trong Dải Ngân hà nên rất khó để phát hiện ra ngôi sao cụ thể nào là một phần của dòng sao. Vì vậy, họ sẽ tìm kiếm những manh mối như chuyển động của một số ngôi sao nhất định để xem liệu chúng có chuyển động cùng nhau như một phần của dòng sao hay không và họ sẽ tận dụng khả năng quan sát tia cực tím của Đài Rubin để xác định các ngôi sao cụ thể mà họ đang tìm.
Quảng cáo
Đài thiên văn Rubin sẽ giúp các nhà khoa học thu thập được một lượng dữ liệu khổng lồ. Nhờ kính viễn vọng đường kính 8,4 mét cùng với một camera có thể chụp những bức ảnh đạt độ phân giải tới 3,2 gigapixel (3.200 megapixel), những hình ảnh mà nó thu thập hứa hẹn sẽ vô cùng chi tiết.
Cấu trúc trên cùng của Đài Rubin chứa gương phụ hình cầu lồi và camera khổng lồ nặng 3 tấn. Hệ thống quang học của camera bao gồm 3 thấu kính lớn và một bộ bộ lọc thiên văn.
Những hình ảnh chi tiết đó sẽ giúp các nhà nghiên cứu tìm thấy sự nhiễu loạn trong các dòng sao - một diện mạo rất có thể do vật chất tối trong Dải Ngân hà gây ra. Thậm chí bằng cách quan sát khối lượng vật chất tối đang bẻ cong ánh sáng từ các thiên hà xa xôi, nó cũng cho phép họ nghiên cứu cả vật chất tối trên quy mô lớn. Vì vậy khi Đài thiên văn Rubin bắt đầu hoạt động khoa học vào năm 2025, vật chất tối hẳn sẽ không còn là điều quá bí ẩn với con người nữa.
Theo [1], [2].
