Dưới bầu trời đêm của sa mạc Atacama, nơi cao nguyên khô cằn và hoang vắng bậc nhất thế giới, một chiếc kính thiên văn đặc biệt đang đầu hành trình làm thay đổi cách nhân loại nhìn về vũ trụ.

Đó là Đài quan sát Vera C. Rubin, được đặt theo tên của nhà thiên văn học tiên phong trong việc khám phá vật chất tối. Với chiếc camera kỹ thuật số lớn nhất từng được chế tạo, có độ phân giải lên đến 3.200 megapixel, kích thước to gần bằng một chiếc xe SUV, Rubin sẽ ghi lại hàng trăm bức ảnh mỗi đêm trong suốt một thập kỷ.

Đài quan sát Vera Rubin được kì vọng khám phá những bí ẩn mà các đài thiên văn khác chưa làm được

Đài quan sát vào tháng 5, 2025

Không chỉ tập trung quan sát một điểm cố định, đài quan sát này sẽ quét toàn bộ bầu trời Nam bán cầu bằng tốc độ thật sự nhanh: mỗi 5 giây lại lia mắt đến một vùng trời mới. Các bức ảnh này sẽ được ghép lại thành một bộ phim tua nhanh chưa từng có về vũ trụ đang vận động không ngừng. Và từ những hình ảnh đó, giới khoa học kỳ vọng sẽ trả lời được những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ, và sau đây là 4 thứ bí ẩn mà người ta kì vọng đài thiên văn này giải mã được

Tìm kiếm “Hành tinh thứ 9” bí ẩn

Từ nhiều năm nay, các nhà thiên văn học đã đặt ra giả thuyết về một hành tinh khổng lồ chưa từng được nhìn thấy, khả năng có kích thước tương đương sao Hải Vương, đang lang thang trong vùng tối xa xôi ngoài hệ Mặt Trời. Nó được gọi là “Hành tinh thứ 9”, và giới khoa học cho rằng sự tồn tại của nó có thể giải thích những quỹ đạo bất thường của một số thiên thể băng giá trong vành đai Kuiper, vùng nằm ngoài quỹ đạo sao Hải Vương. Dường như tồn tại một lực hấp dẫn lớn, không phải từ Mặt Trời, đang kéo lệch các quỹ đạo này. Tuy nhiên cho đến này, chưa kính thiên văn nào đủ khả năng phát hiện ánh sáng mờ nhạt từ một hành tinh xa xôi như vậy.

Dải Ngân hà được nhìn thấy từ kính viễn vọng Simonyi của Đài quan sát.

Gương bên trong M3, gương M1 bên ngoài và camera LSST của kính Simonyi tại đài quan sát

Rubin có thể sẽ thay đổi điều đó. Trong 1-2 năm đầu hoạt động, Rubin được kỳ vọng có thể phát hiện một chấm sáng nhỏ nếu hành tinh này thật sự tồn tại và nằm trong khu vực quan sát đã được các nhà khoa học tính toán. Nhưng nếu Rubin không tìm thấy gì, điều đó chưa hẳn phủ nhận sự tồn tại của hành tinh này. Có thể nó nhỏ hơn, tối hơn, hoặc ở xa hơn loài người tưởng. Dù kết quả có thế nào thì việc Rubin mở rộng danh mục các thiên thể nằm xa sao Hải Vương lên hơn 37.000 đối tượng sẽ giúp loài người hiểu rõ hơn về quá khứ hình thành của hệ Mặt Trời, và liệu còn điều gì bất ngờ đang chờ đợi ngoài kia hay không.

Phát hiện thêm các “khách lạ” từ hệ sao khác

Năm 2017, giới thiên văn học đã bị chấn động khi một vật thể kỳ lạ tên là Oumuamua bay vụt qua hệ Mặt Trời, hoàn toàn không bị Mặt Trời giữ lại. Đây là bằng chứng đầu tiên cho thấy các thiên thể từ hệ sao khác có thể “ghé qua” vũ trụ mà anh em đang sinh sống. Chỉ hai năm sau, một vật thể tương tự tên là Borisov xuất hiện. Nhưng cả hai đều đến bất ngờ và rời đi quá nhanh để các nhà khoa học có thể nghiên cứu kỹ.

Kính thiên văn khảo sát Simonyi của Đài quan sát Rubin

Quan sát viên tại phòng điều khiển của Vera Rubin

Rubin, với khả năng chụp ảnh liên tục toàn bầu trời, sẽ là công cụ lý tưởng để bắt gặp nhiều vật thể liên sao như vậy. Một số nhà nghiên cứu dự đoán Rubin có thể phát hiện từ 5 đến 50 vật thể như Oumuamua trong vòng 10 năm. Người lạc quan hơn cho rằng con số có thể lên tới 100. Mỗi một “vị khách” như thế là một mảnh ghép của lịch sử hình thành hành tinh trong các hệ sao khác, có thể tiết lộ liệu những hành tinh khổng lồ như Sao Mộc hay Sao Thổ có phổ biến hay không. Chúng ta có thể không lần ra được nơi xuất phát chính xác của các vật thể này, nhưng việc phân tích thành phần hóa học của chúng có thể hé lộ manh mối về ngôi sao mẹ đã tạo ra chúng, thậm chí còn cho biết tuổi của ngôi sao đó. Bên cạnh đó, mỗi vật thể liên sao xuất hiện cũng sẽ kích hoạt một cuộc săn lùng toàn cầu để kiểm tra dấu hiệu công nghệ cao cấp ngoài vũ trụ.

Hoàn thiện bức tranh về Dải Ngân Hà

Dải Ngân Hà, thiên hà của chúng ta, thực chất là một hệ thống hỗn loạn và phức tạp hơn chúng ta tưởng. Các ngôi sao hình thành rồi chết đi, khí gas rơi vào rồi bị đẩy ra, các thiên hà nhỏ hơn va chạm và bị hút vào bởi lực hấp dẫn. Trong quá trình đó, nhiều ngôi sao từ các thiên hà khác bị “bắt cóc” và trôi dạt vào Ngân Hà, tạo thành các dòng sao (stellar streams) mờ nhạt nhưng dài hàng trăm năm ánh sáng.

Rubin sẽ cho phép các nhà khoa học theo dõi chuyển động của từng ngôi sao qua thời gian dài, từ đó xác định nguồn gốc của chúng: sinh ra trong Dải Ngân Hà hay là “ngoại binh” đến từ nơi khác.

Đài quan sát này sẽ mang đến cái nhìn tuyệt đẹp về không gian sâu

Bên cạnh đó, Rubin cũng được kỳ vọng sẽ phát hiện thêm nhiều thiên hà nhỏ đang quay quanh chúng ta, có cái chỉ gồm vài trăm ngôi sao, từ đó giúp loài người có một cái nhìn đầy đủ hơn bao giờ hết về hệ thống thiên hà của chính mình. Khi đó, các nhà thiên văn mới có thể trả lời câu hỏi đầy kích thích: liệu những gì chúng ta quan sát được và các định luật vật lý áp dụng ở Dải Ngân Hà có đại diện cho toàn bộ vũ trụ, hay chúng chỉ là ngoại lệ đặc biệt – như cấu trúc xoắn ốc độc đáo, lịch sử hình thành khác thường, hay tỷ lệ vật chất-vật chất tối dị biệt?

Khám phá vật chất tối và năng lượng tối

Về cơ bản, tất cả những gì anh em chúng ta có thể quan sát, từ sao, hành tinh, bụi khí, chỉ chiếm 5% khối lượng toàn vũ trụ. Phần còn lại gồm 25% là vật chất tối, và 70% là năng lượng tối, vốn là những thành phần không thể nhìn thấy, đo lường trực tiếp, nhưng được suy ra từ những hiện tượng bất thường mà các nhà khoa học đã phát hiện từ thế kỷ 20.

Các nhà khoa học kì vọng đài quan sát có thể xác định vật chất tối của vũ trụ

Vật chất tối, được Vera Rubin phát hiện manh mối từ thập niên 1970, được cho là đã “giữ chặt” các thiên hà lại với nhau, bất chấp vận tốc quay của chúng có thể khiến chúng văng ra xa. Nó cũng có thể làm cong đường đi của ánh sáng, khiến hình ảnh các thiên hà xa xôi bị biến dạng. Đây cũng là một hiệu ứng mà Rubin sẽ ghi nhận và lập bản đồ theo thời gian. Từ những bản đồ đó, các nhà khoa học có thể suy luận đặc tính của các hạt vật chất tối: liệu chúng “lạnh” hay “nóng”, nhỏ hay lớn và những chi tiết nhỏ có thể làm thay đổi toàn bộ mô hình vũ trụ học hiện tại.

Đồng thời xác định năng lượng tối

Còn năng lượng tối thậm chí còn bí ẩn hơn. Nó được cho là đang khiến vũ trụ giãn nở ngày càng nhanh, một hiện tượng hoàn toàn ngược với dự đoán trước đây. Dữ liệu từ Rubin, đặc biệt là từ hàng triệu vụ nổ siêu tân tinh (supernova), sẽ được dùng để đo tốc độ giãn nở vũ trụ theo thời gian, và kiểm chứng xem liệu năng lượng tối có đang thay đổi hay không. Nếu khả năng này được chứng minh, các nhà vật lý thậm chí sẽ phải viết lại cả các định luật nổi tiếng của Einstein.

Niềm háo hức từ những điều chưa biết

Cuối cùng, điều khiến cộng đồng thiên văn học hào hứng nhất lại không nằm trong bất kỳ giả thuyết nào – mà chính là khả năng Rubin sẽ phát hiện những thứ chưa ai từng nghĩ tới. Bởi khi anh em có một chiếc kính thiên văn có thể “soi” toàn bầu trời mỗi đêm, trong suốt 10 năm, thì khả năng tìm thấy những “chú thỏ khổng lồ vũ trụ”, cách ví von đầy hài hước của một nhà khoa học, là hoàn toàn có thể. Và chính những điều chưa biết ấy, mới là thứ khiến Rubin trở thành một trong những dự án khoa học đáng mong chờ nhất của thế kỷ