Kính viễn vọng Không gian James Webb không thể thay thế Hubble

Sau khi Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) bắt đầu hoạt động từ năm ngoái, nhiều người bắt đầu so sánh nó với Kính viễn vọng Không gian Hubble. Nhiều người đăng các hình ảnh do JWST và Hubble chụp cùng một thiên thể, chỉ ra rằng những hình ảnh từ JWST sắc nét và chi tiết hơn.

Nhưng Hubble vẫn chưa "hết thời". Kính viễn vọng của NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu vẫn đang thực hiện những khám phá lớn sau gần 33 năm hoạt động.

Trong khi JWST quan sát bước sóng hồng ngoại, thích hợp để quan sát các thiên hà xa xôi, Hubble quan sát ở các bước sóng khác, bao gồm tia cực tím (UV) năng lượng cao và bước sóng khả kiến, thích hợp để quan sát vũ trụ gần hơn như vụ nổ các ngôi sao hoặc các thiên hà và các hiện tượng gần Trái đất. Hiện không có đài thiên văn nào khác có thể thực hiện những quan sát tương tự, do đó nhiều nhà khoa học có nhu cầu sử dụng Hubble. Số giờ yêu cầu sử dụng Hubble vẫn cao hơn về thời gian quan sát thực tế mà kính thiên văn có và để giành được suất quan sát từ Hubble vẫn là cuộc đua giữa các nhà khoa học.

Các nhà thiên văn học quan tâm nhất đến khả năng phát hiện các bước sóng UV của Hubble, vốn không thể nghiên cứu đầy đủ từ mặt đất vì bầu khí quyển của Trái đất lọc hầu hết ánh sáng UV. NASA không có kế hoạch lắp đặt kính viễn vọng UV cực mạnh nào khác trong không gian cho đến những năm 2040. Từ nay đến lúc đó, Hubble gần như là thiết bị duy nhất phục vụ một khối lượng lớn nghiên cứu vật lý thiên văn dựa trên UV.

Bước sóng này bao gồm ánh sáng tia cực tím phát ra từ các ngôi sao trẻ, phát sáng khi chúng hấp thu khí và bụi. Hai năm trước, các nhà thiên văn tại Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian (STScI), Baltimore, Maryland, bắt đầu khảo sát khoảng 200 ngôi sao như vậy. Đây là chương trình quan sát lớn nhất từng được thực hiện với Hubble, mục tiêu là tạo ra một thư viện thông tin UV từ những ngôi sao này cho các nhà thiên văn học trong tương lai sử dụng để hiểu quá trình tiến hóa của sao. Dự án đến nay đã gần hoàn thành.

Hubble cũng tỏa sáng khi nghiên cứu các hiện tượng nhất thời, chẳng hạn như các ngôi sao phát nổ, xuất hiện bất ngờ trên bầu trời đêm và cần được nghiên cứu trước khi biến mất. Hubble là thiết bị thích hợp nhất để quan sát các hiện tượng này một cách chi tiết trong bước sóng UV hoặc khả kiến. Thậm chí, Cơ quan điều hành Hubble còn bố trí mỗi tháng một ngày thứ Năm trong lịch hoạt động của kính viễn vọng để quan sát các hiện tượng bất ngờ không thể dự báo trước.

Một chủ đề nghiên cứu trong những năm tới sẽ là phối hợp với JWST để có được bức tranh đầy đủ hơn về các hiện tượng vũ trụ. Ví dụ, sử dụng Hubble để quan sát các thiên hà lân cận có các đặc điểm giống với các thiên hà được JWST phát hiện trong vũ trụ xa, từ đó tái hiện dòng thời gian về sự tiến hóa của thiên hà. Kết hợp cả hai đài quan sát này giúp chúng ta tăng đáng kể khả năng hiểu tất cả các lĩnh vực vật lý thiên văn.

Sau khi được triển khai vào năm 1990 bởi các phi hành gia trên tàu con thoi Discovery, Hubble, trị giá 16 tỷ USD, đã nhiều lần được nâng cấp. Các phi hành gia đã "ghé thăm" kính viễn vọng này 5 lần trong khoảng thời gian từ 1993 đến 2009 - lần đầu để sửa một lỗ hổng trên gương khiến nó bị mờ tầm nhìn và sau đó là để cải tiến các công cụ khoa học. Quá trình này khiến Hubble giống như một đài quan sát mới sau mỗi lần được nâng cấp. Nhưng NASA đã cho tàu con thoi Discovery "nghỉ hưu" vào năm 2011 và không có kế hoạch tiếp tục cải tiến kính viễn vọng.

Các hệ thống cơ bản giúp vận hành Hubble, chẳng hạn như các tấm pin mặt trời cung cấp năng lượng và các con quay hồi chuyển định hướng kính trong không gian, vẫn hoạt động bình thường nhưng đã cũ. Đôi khi, thiết bị bị hỏng mà không có dấu hiệu từ trước, chẳng hạn như máy tính tính tải trọng của Hubble bị ngoại tuyến vào năm 2021 và phải chuyển sang một hệ thống dự phòng, đến nay hệ thống ban đầu vẫn chưa thể khởi động lại.

Một câu hỏi dài hạn khác là Hubble có thể giữ độ cao trong bao lâu để thoát khỏi lực cản của bầu khí quyển Trái đất. Trong quá khứ, kính viễn vọng đã quay quanh Trái đất ở độ cao 615 km so với bề mặt. Hiện Hubble ở độ cao 535 km và dự kiến sẽ duy trì cho đến khoảng giữa những năm 2030.

Nhưng nếu Mặt trời đạt mức hoạt động tối đa như dự đoán vào năm 2025, các cơn bão mặt trời có thể đẩy nhanh quá trình "rơi xuống" của Hubble. Vì vậy, NASA và công ty hàng không vũ trụ SpaceX đang tìm cách đẩy Hubble lên quỹ đạo cao hơn. Kết quả của nghiên cứu này vẫn chưa được công bố.

“Chúng tôi tin rằng có thể giữ cho Hubble tiếp tục thực hiện những khám phá và quan sát khoa học vĩ đại và độc đáo cho đến cuối thập kỷ này, nếu không muốn nói là sang thập kỷ tiếp theo", theo Jim Jeletic, phó giám đốc chương trình Hubble tại trung tâm Goddard.

Mặc dù Hubble đã thực hiện hơn 1,5 triệu lần quan sát trong suốt thời gian tồn tại, nhưng nó mới quan sát được chưa đến 1/10 của 1% bầu trời. “Thật tuyệt vời khi biết rằng còn rất nhiều thứ ngoài kia chúng ta chưa biết đến", Jeletic nói.