Các nhà thiên văn học phải hỏi một số câu hỏi cơ bản nhất, từ việc liệu chúng ta có đơn độc trong vũ trụ hay không cho đến bản chất của năng lượng tối bí ẩn và vật chất tối chiếm phần lớn vũ trụ là gì.

Giờ đây, một nhóm lớn các nhà thiên văn học từ khắp nơi trên thế giới đang chế tạo kính thiên văn quang học lớn nhất từ ​​trước đến nay—kính viễn vọng Kính thiên văn cực lớn (ELT)-trong nước chi Lê. Sau khi việc xây dựng hoàn thành vào năm 2028, nó có thể đưa ra câu trả lời làm thay đổi kiến ​​thức của chúng ta về vũ trụ.

Với gương chính có đường kính 39 mét, ELT sẽ có bề mặt phản chiếu lớn nhất, hoàn hảo nhất từng được tạo ra. Sức mạnh thu thập ánh sáng của nó sẽ vượt quá sức mạnh của tất cả các kính thiên văn lớn khác cộng lại, cho phép nó phát hiện các vật thể mờ hơn hàng triệu lần so với kính thiên văn lớn khác cộng lại. mắt người có thể nhìn thấy.

Có một số lý do tại sao chúng ta cần một chiếc kính thiên văn như vậy. Độ nhạy đáng kinh ngạc của nó sẽ cho phép nó chụp ảnh một số thiên hà đầu tiên từng được hình thành, với ánh sáng đã truyền đi 13 tỷ năm để tới được kính thiên văn. Việc quan sát những vật thể ở xa như vậy có thể cho phép chúng ta tinh chỉnh hiểu biết của mình về vũ trụ học và bản chất của vật chất tối và năng lượng tối.

Cuộc sống người ngoài hành tinh

ELT cũng có thể đưa ra câu trả lời cho câu hỏi cơ bản nhất: Có phải chúng ta đơn độc trong vũ trụ? ELT dự kiến ​​sẽ là kính thiên văn đầu tiên theo dõi các ngoại hành tinh giống Trái đất—các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác nhưng có khối lượng, quỹ đạo và khoảng cách gần với vật chủ của chúng như Trái đất.

Chiếm giữ cái gọi là vùng Goldilocks, những hành tinh giống Trái đất này sẽ quay quanh ngôi sao của chúng ở một khoảng cách vừa phải để nước không sôi hay đóng băng — tạo điều kiện cho sự sống tồn tại.

Camera của ELT sẽ có độ phân giải tốt hơn sáu lần so với camera của ELT Kính viễn vọng Không gian James Webb, cho phép nó chụp được những hình ảnh rõ ràng nhất về các ngoại hành tinh. Nhưng những bức ảnh này sẽ hấp dẫn đến mức nào nhưng chúng sẽ không kể toàn bộ câu chuyện.

Để tìm hiểu xem sự sống có tồn tại trên một ngoại hành tinh hay không, các nhà thiên văn học phải bổ sung hình ảnh bằng quang phổ. Trong khi hình ảnh tiết lộ hình dạng, kích thước và cấu trúc thì quang phổ cho chúng ta biết về tốc độ, nhiệt độ và thậm chí cả tính chất hóa học của các vật thể thiên văn.

ELT sẽ không chỉ chứa một mà là bốn máy quang phổ—công cụ phân tán ánh sáng thành các màu cấu thành của nó, giống như lăng kính mang tính biểu tượng trên Pink Floyd's The Dark Side of the Moon bìa album.

Mỗi chiếc có kích thước bằng một chiếc xe buýt nhỏ và được kiểm soát cẩn thận về mặt môi trường để đảm bảo độ ổn định, những máy quang phổ này là nền tảng cho tất cả các trường hợp khoa học quan trọng của ELT. Đối với các ngoại hành tinh khổng lồ, Nhạc cụ hòa âm sẽ phân tích ánh sáng truyền qua bầu khí quyển của chúng, tìm kiếm dấu hiệu của nước, oxy, metan, carbon dioxide và các loại khí khác cho thấy sự tồn tại của sự sống.

Để phát hiện các ngoại hành tinh giống Trái đất nhỏ hơn nhiều, nhạc cụ Andes sẽ cần đến. Với chi phí khoảng 35 triệu euro, Andes sẽ có thể phát hiện những thay đổi nhỏ trong bước sóng ánh sáng.

Từ các sứ mệnh vệ tinh trước đây, các nhà thiên văn học đã biết rõ về nơi có thể tìm kiếm các ngoại hành tinh trên bầu trời. Thật vậy, đã có hàng nghìn ngoại hành tinh được xác nhận hoặc “ứng cử viên” được phát hiện bằng cách sử dụng “phương thức vận chuyển”. Ở đây, một kính viễn vọng không gian nhìn chằm chằm vào một mảng bầu trời chứa hàng nghìn ngôi sao và tìm kiếm những sự sụt giảm nhỏ, định kỳ về cường độ của chúng, gây ra khi một hành tinh quay quanh đi qua phía trước ngôi sao của nó.

Nhưng Andes sẽ sử dụng một phương pháp khác để săn tìm những Trái đất khác. Khi một ngoại hành tinh quay quanh ngôi sao chủ của nó, Trọng lực của nó kéo ngôi sao, khiến nó chao đảo. Chuyển động này cực kỳ nhỏ; Quỹ đạo Trái đất khiến mặt trời dao động với tốc độ chỉ 10 cm/giây—tốc độ đi bộ của một con rùa.

Giống như cường độ của còi xe cứu thương tăng lên và giảm xuống khi nó di chuyển tới và đi ra khỏi chúng ta, bước sóng ánh sáng quan sát được từ một ngôi sao lắc lư tăng và giảm khi hành tinh di chuyển theo quỹ đạo của nó.

Điều đáng chú ý là Andes sẽ có thể phát hiện ra sự thay đổi rất nhỏ này trong màu sắc của ánh sáng. Ánh sáng sao, về cơ bản là liên tục (“màu trắng”) từ tia cực tím đến tia hồng ngoại, chứa các dải trong đó các nguyên tử ở vùng bên ngoài của ngôi sao hấp thụ các bước sóng cụ thể khi ánh sáng thoát ra, tạo ra vùng tối trong quang phổ.

Những thay đổi nhỏ về vị trí của các tính năng này—khoảng 1/10,000 pixel trên cảm biến Andes—có thể, qua nhiều tháng và năm, cho thấy sự dao động định kỳ. Điều này cuối cùng có thể giúp chúng ta tìm thấy Trái đất 2.0.

Tại Đại học Heriot-Watt, nhóm của tôi đang thí điểm sự phát triển của hệ thống laser được biết đến như một chiếc lược tần số sẽ giúp Andes đạt được độ chính xác tuyệt vời như vậy. Giống như tích tắc milimet trên thước kẻ, tia laser sẽ hiệu chỉnh máy quang phổ Andes bằng cách cung cấp quang phổ ánh sáng có cấu trúc gồm hàng nghìn bước sóng cách đều nhau.

Thang đo này sẽ không đổi trong nhiều thập kỷ, giảm thiểu sai số đo lường xảy ra do sự thay đổi nhiệt độ và áp suất của môi trường.

Với chi phí xây dựng ELT lên tới 1.45 tỷ euro, một số người sẽ đặt câu hỏi về giá trị của dự án. Nhưng thiên văn học có tầm quan trọng kéo dài hàng thiên niên kỷ và vượt qua các nền văn hóa cũng như biên giới quốc gia. Chỉ bằng cách nhìn xa hơn ra ngoài hệ mặt trời, chúng ta mới có thể có được một góc nhìn xa hơn ở đây và bây giờ.

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

Ảnh: ESO/L. Calçada / Wikipedia

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://singularityhub.com/2023/11/08/how-the-worlds-biggest-optical-telescope-could-crack-some-of-the-greatest-puzzles-in-science/