Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA, hợp tác với ESA (Cơ quan Vũ trụ Châu Âu) và Cơ quan Vũ trụ Canada (CSA), sẽ công bố hình ảnh đầy đủ màu sắc và dữ liệu quang phổ đầu tiên vào ngày 12 tháng 7 năm 2022. Là đài quan sát lớn nhất và phức tạp nhất từng được phóng lên vào không gian, Webb đã trải qua khoảng thời gian sáu tháng chuẩn bị trước khi có thể bắt đầu công việc khoa học, hiệu chỉnh các thiết bị của mình với môi trường không gian và căn chỉnh các gương của nó. Quá trình cẩn thận này, chưa kể đến nhiều năm phát triển công nghệ mới và lập kế hoạch sứ mệnh, đã xây dựng nên những hình ảnh và dữ liệu đầu tiên: một sự thể hiện của Webb với toàn bộ sức mạnh của nó, sẵn sàng bắt đầu sứ mệnh khoa học và mở ra vũ trụ hồng ngoại.
“Khi chúng ta gần kết thúc việc chuẩn bị đài thiên văn cho khoa học, chúng ta đang ở trên bờ vực của một giai đoạn khám phá vô cùng thú vị về vũ trụ của chúng ta. Eric Smith, nhà khoa học chương trình Webb tại Trụ sở NASA ở Washington, cho biết: “ “Những hình ảnh này sẽ là đỉnh cao của nhiều thập kỷ cống hiến, tài năng và ước mơ – nhưng chúng cũng sẽ chỉ là sự khởi đầu.”
Hậu trường: Tạo những hình ảnh đầu tiên của Webb
Quyết định xem Webb nên xem xét cái gì trước tiên là một dự án hơn 5 năm được thực hiện, được thực hiện bởi sự hợp tác quốc tế giữa NASA, ESA, CSA và Viện Khoa học quản lý Kính viễn vọng Không gian (STScI) ở Baltimore, nơi có các hoạt động khoa học và sứ mệnh của Webb .
Nhà thiên văn học Klaus Pontoppidan, nhà khoa học dự án Webb tại STScI cho biết: “Mục tiêu của chúng tôi đối với những hình ảnh và dữ liệu đầu tiên của Webb là để giới thiệu các công cụ mạnh mẽ của kính thiên văn và để xem trước sứ mệnh khoa học sắp tới. “Chúng chắc chắn sẽ mang đến một tiếng‘ wow ’được mong đợi từ lâu cho những người yêu thiên văn và công chúng.”
Sau khi từng thiết bị của Webb đã được các nhóm khoa học và kỹ thuật của nó bật đèn xanh, những hình ảnh và quan sát quang phổ đầu tiên sẽ được thực hiện. Nhóm sẽ tiến hành thông qua một danh sách các mục tiêu đã được lựa chọn trước và được ưu tiên bởi một ủy ban quốc tế để thực hiện các khả năng mạnh mẽ của Webb. Sau đó, nhóm sản xuất sẽ nhận dữ liệu từ các nhà khoa học về thiết bị của Webb và xử lý dữ liệu đó thành hình ảnh cho các nhà thiên văn học và công chúng.
Alyssa Pagan, một nhà phát triển hình ảnh khoa học tại STScI cho biết: “Tôi cảm thấy rất vinh dự khi được trở thành một phần của nó. Pagan cho biết: “Thông thường, quá trình từ dữ liệu kính thiên văn thô đến hình ảnh sạch sẽ, truyền đạt thông tin khoa học về vũ trụ có thể mất từ vài tuần đến một tháng,” Pagan nói.
Chúng ta sẽ thấy gì?
Mặc dù việc lập kế hoạch cẩn thận cho những hình ảnh đủ màu đầu tiên của Webb đã được tiến hành trong một thời gian dài, nhưng kính thiên văn mới mạnh đến mức khó có thể dự đoán chính xác những hình ảnh đầu tiên sẽ trông như thế nào. Nhà phát triển hình ảnh khoa học hàng đầu của STScI Joseph DePasquale cho biết: “Tất nhiên, có những điều chúng tôi đang mong đợi và hy vọng được thấy, nhưng với kính thiên văn mới và dữ liệu hồng ngoại độ phân giải cao mới này, chúng tôi sẽ không biết cho đến khi chúng tôi nhìn thấy nó”.
Hình ảnh căn chỉnh ban đầu đã chứng tỏ độ sắc nét chưa từng có của chế độ xem hồng ngoại của Webb. Tuy nhiên, những hình ảnh mới này sẽ là hình ảnh có màu đầy đủ đầu tiên và là hình ảnh đầu tiên thể hiện khả năng khoa học đầy đủ của Webb. Ngoài hình ảnh, Webb sẽ thu thập dữ liệu quang phổ – thông tin chi tiết mà các nhà thiên văn có thể đọc được dưới ánh sáng. Gói tài liệu hình ảnh đầu tiên sẽ làm nổi bật các chủ đề khoa học đã truyền cảm hứng cho sứ mệnh và sẽ là trọng tâm của công việc: vũ trụ sơ khai, sự tiến hóa của các thiên hà qua thời gian, vòng đời của các ngôi sao và các thế giới khác. Tất cả dữ liệu vận hành của Webb – dữ liệu được lấy trong khi căn chỉnh kính thiên văn và chuẩn bị dụng cụ – cũng sẽ được công bố rộng rãi.
Cái gì tiếp theo?
Khoa học! Sau khi chụp những hình ảnh đầu tiên, các quan sát khoa học của Webb sẽ bắt đầu, tiếp tục khám phá các chủ đề khoa học chính của sứ mệnh. Các đội đã áp dụng thông qua một quy trình cạnh tranh về thời gian sử dụng kính thiên văn, trong cái mà các nhà thiên văn gọi là “chu kỳ” đầu tiên hay năm quan sát đầu tiên của nó. Các cuộc quan sát được lên lịch cẩn thận để sử dụng hiệu quả nhất thời gian của kính thiên văn.
Những quan sát này đánh dấu sự khởi đầu chính thức của các hoạt động khoa học chung của Webb – công việc mà nó được thiết kế để thực hiện. Các nhà thiên văn sẽ sử dụng Webb để quan sát vũ trụ hồng ngoại, phân tích dữ liệu thu thập được và xuất bản các bài báo khoa học về khám phá của họ.
Ngoài những gì đã được lên kế hoạch cho Webb, có những khám phá bất ngờ mà các nhà thiên văn học không thể lường trước được. Một ví dụ: Vào năm 1990 khi Kính viễn vọng Không gian Hubble phóng lên, năng lượng tối hoàn toàn chưa được biết đến. Bây giờ nó là một trong những lĩnh vực thú vị nhất của vật lý thiên văn. Webb sẽ khám phá điều gì?
