TiaSang
Thứ 5, Ngày 17 tháng 10 năm 2019
Đổi mới sáng tạo

Kính viễn vọng vũ trụ sẽ vẽ bản đồ các tia X năng lượng cao đầu tiên trên thế giới

24/06/2019 09:41 -

Kính viễn vọng Quang phổ -Tia Roentgen - Tia Gamma (SRG), một nhiệm vụ hợp tác khoa học Đức – Nga, sẽ dò hàng triệu lỗ đen siêu khối lượng cùng hàng trăm nghìn ngôi sao.


SRG  được  lắp đặt trong tháng 6/2019. Nguồn: The Planetary Society.

Vào ngày 21/6/2019, SGG được lắp đặt để lập các bản đồ vũ trụ chưa từng có trước đây. Đây không chỉ là kính viễn vọng vũ trụ đầu tiên có độ nhạy với các tia X năng lượng cao, vốn có khả năng mở ra cho các nhà khoa học cơ hội nghiên cứu các vật thể có tín hiệu mờ nhạt trong vũ trụ, mà còn là thiết bị đầu tiên có khả năng lập được trọn vẹn bản đồ quang phổ bầu trời. Nó sẽ trao cho các nhà nghiên cứu cách dò theo sự dãn nở và gia tốc của vũ trụ trong vô tận. “Trong vòng nửa năm, chúng tôi sẽ có dữ liệu về toàn bộ bầu trời”, Peter Predehl, một nhà thiên văn học tia X tại Viện Nghiên cứu Vật lý ngoài Trái đất Max Planck và là một trong những nhà nghiên cứu chính của nhiệm vụ này.
Mục tiêu chính của SRG là tạo ra bản đồ 3D của vũ trụ để tìm hiểu vũ trụ gia tốc như thế nào dưới tác động của năng lượng tối. Các nhà vũ trụ học có thể chứng minh được sự tồn tại và tác động của lực này thông qua các chùm thiên hà, những yếu tố góp phần giải mã cấu trúc và lịch sử phát triển của vũ trụ. SRG sẽ lập bản đồ web vũ trụ của khoảng 100.000 cụm thiên hà từ dữ liệu do tia X dò được từ plasma giữa các thiên hà và từ các sợi plasma. Nhiệm vụ này cũng sẽ dò theo ba triệu lỗ đen siêu khối lượng – nhiều trong số đó sẽ hoàn toàn mới với khoa học – và các tia X từ khoảng 700.000 ngôi sao trong dải Ngân hà.
Với Nga, SRG là một trong những nhiệm vụ không gian có ý nghĩa bậc nhất trong nhiều thập kỷ, và nó nhằm hỗ trợ cộng đồng vật lý thiên văn của đất nước này, vốn đang phải chịu cảnh cắt giảm ngân sách nghiên cứu và chảy máu chất xám nhiều thập kỷ. Nhiệm vụ này gồm hai kính viễn vọng tia X độc lập: một do Đức xây dựng mang tên eROSITA (Extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array) và một do Nga xây dựng mang tên ART-XC (Astronomical Roentgen Telescope — X-ray Concentrator), vốn là thiết bị đầu tiên thuộc lĩnh vực này trong lịch sử nghiên cứu không gian của Nga cũng như Xô viết, theo Mikhail Pavlinsky, một nhà vật lý thiên văn năng lượng cao tại Viện nghiên cứu Khoa học vũ trụ Nga ở Moscow và là nhà nghiên cứu chính của ART-XC. “Giờ đây chúng tôi có một cơ hội mới để trở lại với khoa học ở đẳng cấp thế giới,” ông nói.
Tên lửa Proton-M sẽ phóng tàu vũ trụ từ sân bay vũ trụ Baikonur ở Kazakhstan. Các cuộc điều tra bầu trời bằng tia X từng được thực hiện trong nhiều nhiệm vụ trước đây, bao gồm ROSAT  - một nhiệm vụ tại Đức trong những năm 1990. Nhưng nhiệm vụ này chỉ hiệu quả với các tia X “mềm” với năng lượng khoảng 2 kiloelectronvolts (keV). Với những nhiệm vụ hiện hành như Đài quan sát Chandra X-ray và NuSTAR của NASA, dù có thể thấy bức xạ năng lượng cao hơn và có thể phân tích cả những chi tiết nhỏ của các cấu trúc vũ trụ nhưng chỉ có thể quan sát được một phần nhỏ bầu trời.
Mỗi thiết bị của SRG đều có một 7 kính viễn vọng tia X có khả năng bao quát một khu vực trên bầu trời cùng lúc; sức mạnh tổng hợp của chúng sẽ giúp thu thập được nhiều hạt photon hơn một kính thiên văn đơn lẻ. Các photon tia X trên bầu trời thường không tập trung nên các cảm biến bán dẫn của kính thiên văn – các phiên bản năng lượng cao hơn so với các cảm biến trong các camera số- sẽ có khả năng ước lượng năng lượng chứa trong từng photon. 
Trong 4 năm diễn ra nhiệm vụ này, SRG sẽ lập bản đồ toàn bộ bầu trời 8 lần và các nhà nghiên cứu sẽ so sánh các bản đồ để tìm xem có những thay đổi nào không. Ví dụ một số lỗ đen siêu khối lượng tại trung tâm của thiên hà trở nên sáng hơn khi chúng “nuốt” vật chất với tốc độ cao, và sau đó trở về trạng thái im lìm. Dẫu đa phần các tia X mềm từ các lỗ đen này đều được bụi vũ trụ xung quanh hấp thụ, các tia X cứng vẫn có thể xuyên qua được nó, Pavlinsky nói. ART-XC có thể quan sát được các vật thể xuất hiện và sau đó biến mất một lần nữa khoảng một năm cho đến lần xuất hiện tiếp theo, do đó có thể cung cấp thông tin về cách các lỗ đen hút vật chất như thế nào. 
 
Anh Vũ lược dịch
Tags: