Dùng khí cầu đưa kính thiên văn lên cao quan sát dấu vết Big Bang

Các nhà khoa học đang thí nghiệm dùng khí cầu đưa kính thiên văn vô tuyến lên cao để quan sát bức xạ nền vi sóng vũ trụ.

Vũ trụ ra đời cách đây 13,8 tỷ năm, sau khi trải qua một vụ nổ lớn (Big Bang), vũ trụ giãn nở và cuối cùng hình thành như hiện nay.

Giờ đây, khoa học đã biết bức xạ nền vi sóng vũ trụ (CMBR) là dấu vết Big Bang để lại, vì thế nghiên cứu bức xạ nền vi sóng vũ trụ là khâu đột phá để khám phá sự thật về Big Bang, qua đó hiểu biết hơn về nguồn gốc vũ trụ. Việc này đang được thực hiện bằng cách quan sát qua kính thiên văn BICEP2 của NASA đặt tại Nam Cực.

Hiện nay, các nhà khoa học ở đây đang làm một thí nghiệm: dùng khí cầu đưa kính thiên văn vô tuyến lên cao, như vậy có thể tránh được sự can nhiễu của bầu khí quyển, nhờ đó dễ quan sát CMBR hơn; mặt khác, chi phí rẻ hơn rất nhiều so với việc dùng tên lửa đưa kính thiên văn lên quỹ đạo Trái đất.

Bộ sáu kính thiên văn SPIDER được khí cầu đưa lên không gian thượng tầng bầu khí quyển.

Nhiệm vụ này được đặt tên là SPIDER (viết tắt của Suborbital Polarimeter for Inflation, Dust and the Epoch of Reionization): dùng khí cầu đưa một bộ sáu kính thiên văn vô tuyến lên không gian thượng tầng bầu khí quyển, từ đó quan sát vũ trụ. Thí nghiệm này do các nhà khoa học ở Đại học Princeton và Học viện Công nghệ California (Caltech) tiến hành. Họ hy vọng sẽ quan sát thấy các gợn sóng của lực hấp dẫn gây ra bởi sự giãn nở ngay sau Big Bang.

Trên thực tế SPIDER được tiến hành kết hợp với dự án BICEP2. Giữa năm 2014 các nhà khoa học của dự án BICEP2 tuyên bố họ đã quan sát thấy tín hiệu cực hóa mô hình B của bức xạ nền vi sóng vũ trụ, qua đó mạnh mẽ chứng minh giả thuyết có tính tiên đoán của thuyết tương đối nghĩa rộng, đồng thời kết quả này cũng là chứng cớ xác thiết về sự giãn nở vũ trụ. Giả thuyết nói trên cho rằng vũ trụ nhanh chóng giãn nở trong thời gian bằng 10-36 giây đồng hồ sau Big Bang.

Nhưng không lâu sau khi nhóm BICEP2 công bố kết quả quan sát, các nhà khoa học khác đã lên tiếng tỏ ý nghi ngờ sự chuẩn xác của số liệu. Cuối cùng, nhóm BICEP2 thừa nhận việc quan sát có sai số, nguyên nhân do tương tác giữa từ trường của hệ Ngân hà với bụi vũ trụ. Bởi vậy, để xác nhận nguồn gốc của sai số này, dự án SPIDER cần tiến hành quan sát từ trên cao nhằm xác định xem rốt cuộc có phải là tương tác bụi và từ trường hệ Ngân hà gây ra sai số trong kết quả quan sát bằng kính thiên văn BICEP2 hay không.

Có lẽ nhiều người ngạc nhiên vì sao khí cầu bay lơ lửng trên bầu trời cao ở Nam Cực lại là cách tốt nhất để thu thập các số liệu. Thực ra dùng tên lửa đưa kính thiên văn lên quỹ đạo Trái đất để quan sát là lựa chọn lý tưởng nhất, nhưng cách này quá tốn kém. Ngoài ra, việc dùng kính thiên văn vô tuyến quan trắc đòi hỏi phải có môi trường khô ráo; Nam Cực là địa điểm tương đối lý tưởng, sa mạc cũng vậy, thí dụ sa mạc Atacama ở Chile là một địa điểm tốt để quan sát các thiên thể.

Khí cầu của SPIDER sẽ làm việc trên không trung trong 20 ngày và hạ cánh trong vài ngày tới, khi ấy nhóm nghiên cứu có thể xác định kết quả quan sát của BICEP2 có sai số hay không.