Very Large Telescope: Đôi mắt tinh anh của nhân loại nhìn vào vũ trụ

Tọa lạc tại hoang mạc Atacama ở Chile, hệ thống kính thiên văn lớn nhất của Đài Quan sát Nam Châu Âu (ESO) có độ nhạy đến mức có thể nhìn thấy một bóng đèn phát ra từ Mặt Trăng.

Very Large Telescope (Kính Thiên văn Rất lớn - VLT) được xây dựng trong khu vực của Đài Quan sát Paranal ở hoang mạc Atacama, miền bắc Chile. Đây là hệ thống kính thiên văn với 4 kính lớn với gương kính có đường kính là 8,2 mét cùng 4 kính phụ với kích thước nhỏ hơn.

Chỉ một trong số bốn chiếc kính đã có thể nhìn thấy được vật thể mờ hơn 4 tỷ lần so với giới hạn mờ nhất mà mắt thường có thể quan sát được. Nếu không tính những kính thiên văn không gian được bay ở quỹ đạo Trái Đất thì đây là hệ thống kính thiên văn tân tiến nhất thế giới.

Dải Ngân Hà ở bán cầu nam đang vắt ngang bầu trời bên trên Kính Thiên văn Rất lớn (VLT) của Đài Quan sát Nam Châu Âu tại hoang mạc Atacama ở Chile. (Ảnh: Miguel Claro).

Chiếc kính đầu tiên trong hệ thống kính được gọi là UT1, đã "mở đôi mắt" của mình và đón nhận tia sáng đầu tiên vào ngày 25 tháng 5 năm 1998 và đi vào hoạt động chính thức từ ngày 1 tháng 4 năm 1999. UT2 bắt đầu quan sát chỉ bốn ngày trước ngày kỷ niệm thành lập hệ thống kính thiên văn, ngày 5 tháng 3 năm 1999.

Bốn chiếc kính chính được đặt trong bốn tòa nhà có mái vòm che. Những tòa nhà này có thiết kế hình trụ và có thể xoay vòng quay trục của mình. Không chỉ được xây dựng để bảo quản kính khỏi các yếu tố từ môi trường, mà những tòa nhà này còn được trang bị hệ thống giúp tránh nhiễu sóng cho những buổi quan sát.

Ngoài bốn kính chính, VLT còn có bốn kính thiên văn phụ trợ có đường kính gương kính là 1,8 mét. Tất cả 8 kính thiên văn này hiện đang cùng nhau hoạt động. Cùng nhau, 8 kính thiên văn sẽ tạo ra một chiếc kính thiên văn lớn hơn với góc quan sát bao phủ rộng. Tuy vậy, chúng thường được sử dụng riêng lẻ để quan sát được nhiều thiên thể hơn.

Với bốn kính chính cùng bốn kính phụ trợ, tất cả kính quan sát của VLT khi cùng nhau quan sát sẽ tạo nên một góc quan sát rất lớn và trở thành thiết bị quan sát quang học lớn nhất của loài người. (Ảnh: ESO).

Các nghiên cứu khoa học

Trong gần hai thập niên, VLT đã có những đóng góp đáng kể cho ngành thiên văn học. Hệ thống kính này đã chụp được hình ảnh đầu tiên về một ngoại hành tinh (hành tinh ở bên ngoài Hệ Mặt Trời), thực hiện đo đạc trực tiếp về khí quyển của một ngoại hành tinh giống Trái Đất, đo được nhiệt độ của vũ trụ,...

Năm 2004, một nhóm các nhà thiên văn học đến từ Châu Âu và Hoa Kỳ đã cùng nhau sử dụng VLT để quan sát nhóm thiên thể TW Hydrae, là một nhóm các ngôi sao nhỏ cùng các thiên thể khác ở gần. Sau thời gian quan sát và nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã biết được đó là một ngoại hành tinh giống Trái Đất quay quanh ngôi sao mẹ giống Mặt Trời ở khoảng cách lớn hơn 55 lần so với khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất, hành tinh này mờ nhạt hơn 100 lần so với ngôi sao chủ của nó.

“Quan sát này đã chụp lại một hành tinh, là hình ảnh đầu tiên chụp một hành tinh ở bên ngoài Hệ Mặt Trời. Đây quả là một bước tiến lớn trong cả nghiên cứu, quan sát lẫn chụp ảnh thiên thể”, nhà thiên văn Gael Chauvin của ESO cho biết.

Beta Pictoris là một nhóm các thiên thể bí ẩn khiến giới khoa học đau đầu trong suốt nhiều năm. Nhờ VLT, họ đã khám phá ra đây là một hành tinh với những điểm kỳ lạ. (Ảnh: SolStation).

Năm 2008, một nhóm nghiên cứu quốc tế đã dùng VLT để khám phá và chụp ảnh một thiên thể không rõ nằm gần ngôi sao Beta Pictoris. Cuối cùng các nhà khoa học đã biết được đó là một ngoại hành tinh, nhưng điểm đặc biệt là hành tinh này nằm quá gần ngôi sao chủ, khiến ánh sáng từ ngôi sao át đi ánh sáng mờ nhạt của hành tinh, khiến việc quan sát và phát hiện trở nên rất khó khăn.

“Quan sát các ngoại hành tinh và biết được khoảng cách từ chúng đến ngôi sao chủ là rất quan trọng, điều này giúp chúng ta biết được mô hình của các hệ hành tinh trong vũ trụ như thế nào và sự phát triển của chúng ra sao, có giống với Hệ Mặt Trời hay không. Nhưng những quan sát này chỉ mới là bước bắt đầu.

Hiện nay chúng ta chỉ mới quan sát được những sao khổng lồ còn trẻ, trong tương lai chúng ta sẽ nỗ lực để quan sát được những ngôi sao già, mờ nhạt và ít nóng hơn. Đó là một thử thách với VLT và hy vọng thế hệ kính thiên văn tiếp theo sẽ làm được điều này”, nhà nghiên cứu Daniel Rouan cho biết.

Công ty tư nhân Breakthrough Initiatives cũng đã được quyền sử dụng VLT để quan sát về ngoại hành tinh ở xung quanh ngôi sao Proxima Centauri, ngôi sao gần Mặt Trời nhất. Công ty này đã hợp tác với một tỷ phú người Nga và nhà khoa học Stephen Hawking quá cố trong việc tìm ra phương pháp giúp di chuyển đến ngoại hành tinh này một cách nhanh nhất.

Xác định tốc độ tự quay của hành tinh

Các nhà khoa học cũng sử dụng VLT để xác định tốc độ quay của hành tinh Beta Pictoris b, đây là một bước tiến quan trọng bởi xác định tốc độ tự quay của một hành tinh ở rất xa và bị chìm trong ánh sáng của ngôi sao chủ là một việc vô cùng khó.

Các nhà nghiên cứu đã xác định được tốc độ tự quay ở xích đạo của hành tinh này là 100.000 km/giờ, so với Trái Đất là 1.700km/giờ và của Sao Mộc là 47.000km/giờ. Đây là tốc độ tự quay quanh trục cao nhất từng được ghi nhận ở một hành tinh.

“Chúng tôi vẫn chưa rõ tại sao tốc độ tự quay của các hành tinh lại chênh lệch với nhau nhiều đến như vậy. Mặc dù vẫn chưa đo được nhiều tốc độ tự quay của các ngoại hành tinh, nhưng dự đoán xu hướng sẽ vẫn giống như nội bộ Hệ Mặt Trời, rằng các hành tinh khí khổng lồ sẽ tự quay nhanh hơn các hành tinh đất đá với kích thước nhỏ”, nhà nghiên cứu Remco de Kok cho biết.

VLT đang được nâng cấp về thiết bị ghi nhận hình ảnh và quang phổ kế cùng một công cụ quan sát qua bước sóng hồng ngoại, giúp nó nhận được nhiều ánh sáng ở nhiều bước sóng hơn từ các ngôi sao, cũng như ghi nhận được thành phần trong bầu khí quyển của chúng. Dự kiến việc nâng cấp này sẽ hoàn thành vào năm 2019.

Hệ hành tinh TRAPPIST-1

Việc phát hiện ra hệ hành tinh TRAPPIST-1 là một sự kiện chấn động giới thiên văn vào năm 2016, chính VLT đã làm điều này. Đây là hệ hành tinh đầu tiên có 7 hành tinh được phát hiện, 6 hành tinh trong số chúng là hành tinh đất đá như Trái Đất. Tất cả đều có khả năng tồn tại nước lỏng trên bề mặt.

“Đây là một hệ hành tinh tuyệt vời, không chỉ vì chúng ta tìm thấy được một hệ hành tinh có rất nhiều hành tinh mà vì tất cả trong số chúng đều có kích thước, điều kiện giống như Trái Đất”, nhà nghiên cứu Michaël Gillon tại Đại học Liège, nước Bỉ, cho biết. Sau khi VLT phát hiện ra TRAPPIST-1, rất nhiều các đài quan sát khác trên thế giới đã hướng ống kính của mình lên bầu trời để nghiên cứu sâu hơn về hệ hành tinh này.

TRAPPIST-1 là một trong những phát hiện lớn của thiên văn học trong năm 2016. VLT đã khám phá ra hệ hành tinh này với 7 hành tinh, phần lớn trong số chúng đều có khả năng tồn tại hay hỗ trợ phát triển sự sống. (Ảnh: ESO).

VLT cũng được sử dụng để khảo sát khí quyển của ngoại hành tinh. Năm 2010, hệ thống kính thiên văn này đã nghiên cứu về ngoại hành tinh GJ1214b giống Trái Đất nhưng có kích thước lớn hơn, và cho thấy khí hậu của hành tinh này bị chi phối bởi bầu khí quyển dày đặc của nó, lớp khí quyển này cũng bảo vệ hành tinh khỏi những tia vũ trụ nguy hiểm từ bên ngoài.

Năm 2008, bằng cách phát hiện ra phân tử carbon monoxide trong một thiên hà cách xa 11 tỷ năm ánh sáng, VLT đã đo đạc được nhiệt độ của vũ trụ, cho phép các nhà khoa học biết được nhiệt độ của vũ trụ từ rất sớm sau khi nó được hình thành.

VLT thực hiện rất nhiều nghiên cứu khoa học. Trung bình mỗi ngày đều có một bài nghiên cứu được xuất bản trên báo hay tạp chí khoa học được thực hiện bởi các quan sát của VLT. Đây quả thật là đôi mắt tinh anh nhất của loài người trong kỷ nguyên vũ trụ.