Kính thiên văn Roman: Công cụ mới tìm lời giải cho năng lượng tối trong vũ trụ

Năng lượng tối và vật chất tối được cho là chiếm phần lớn thành phần của vũ trụ, nhưng bản chất của chúng vẫn là một trong những ẩn số lớn nhất đối với ngành thiên văn học. Ngày 30 tháng 8 năm 2026, kính thiên văn không gian Nancy Grace Roman của NASA đã chính thức rời bệ phóng từ Trung tâm Vũ trụ Kennedy tại Florida trên tên lửa SpaceX Falcon Heavy. Sự kiện này đánh dấu bước khởi đầu cho một sứ mệnh quy mô nhằm lập bản đồ vũ trụ bằng ánh sáng khả kiến và hồng ngoại gần, giúp các nhà khoa học theo dõi chi tiết sự nở rộ của không gian qua thời gian. [1]

Được thiết kế để hoạt động tại điểm Lagrange thứ hai (L2) cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km, Roman mang theo kỳ vọng tạo ra một bước tiến vượt bậc so với các kính thiên văn tiền nhiệm. Bằng việc kết hợp trường nhìn rộng lớn với độ phân giải sắc nét, công cụ này không chỉ hỗ trợ giải mã cơ chế gia tăng tốc độ giãn nở của vũ trụ mà còn mở ra cơ hội phát hiện hàng loạt thế giới mới chưa từng được quan sát. [1]

Vị trí chiến lược tại điểm L2 và quy mô khảo sát

Sau khi rời bệ phóng, kính thiên văn Roman di chuyển theo quỹ đạo hướng tới điểm L2 nằm cách Trái Đất gần 1,5 triệu km. Tương tự như cách vận hành của các kính thiên văn Euclid và James Webb, Roman sẽ di chuyển theo một quỹ đạo rộng quanh điểm L2, với kích thước quỹ đạo này lớn hơn nhiều so với đường đi của Mặt Trăng quanh Trái Đất. Vị trí đặc biệt này mang lại tầm nhìn không bị che khuất, cho phép thiết bị quan sát một diện tích bầu trời rộng lớn, bao phủ gần 12% toàn bộ vòm trời. [1]

Để sẵn sàng cho các nhiệm vụ khoa học, đội ngũ kỹ thuật triển khai chuỗi công việc kéo dài khoảng ba tháng bao gồm mở thiết bị, hiệu chỉnh và kiểm tra hệ thống. Sau giai đoạn thử nghiệm này, kính thiên văn sẽ chính thức đi vào hoạt động và truyền về những hình ảnh khoa học đầu tiên. Roman dự kiến sẽ dành ít nhất năm năm để quét bầu trời hồng ngoại và được thiết kế để có khả năng kéo dài thời gian vận hành thêm năm năm tiếp theo. [1]

Trang bị công nghệ: Gương chính và hệ thống đo đạc

Kính thiên văn Roman được tích hợp một gương chính có đường kính 2,4 m, tương đương với kích thước gương của kính thiên văn Hubble nhưng sở hữu khả năng bao quát không gian vượt trội. Trọng tâm của sứ mệnh nằm ở hai thiết bị đo đạc chính: Thiết bị Trường rộng (Wide Field Instrument - WFI) và Thiết bị Diễn họa Corona (Coronagraph Instrument). Trong đó, thiết bị Coronagraph đóng vai trò thử nghiệm công nghệ mới để hỗ trợ quan sát trực tiếp các vật thể mờ nhạt ở gần các ngôi sao sáng. [1]

Trong dự án do NASA dẫn đầu này, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã đóng góp nhiều thành phần quan trọng như hệ thống định vị sao, pin và các bộ cảm biến cho thiết bị Coronagraph. Bên cạnh đó, ESA còn đảm nhận vai trò hỗ trợ truyền thông thông qua mạng lưới trạm mặt đất dành cho không gian sâu, sử dụng anten đường kính 35 m đặt tại New Norcia, Australia để tiếp nhận dữ liệu tải về. Tương tự như một ống kính góc rộng chụp toàn cảnh, Roman có thể ghi nhận những vùng không gian bao la chỉ trong một lần chụp mà vẫn giữ được độ sắc nét. [1]

Phương pháp đo đạc năng lượng tối và sự giãn nở vũ trụ

Để tìm hiểu xem năng lượng tối là một hằng số cố định hay thay đổi theo thời gian vũ trụ, Roman triển khai hai phương pháp quan sát diện rộng chính. Phương pháp thứ nhất là ghi nhận sự phân bố và tụ họp của các cụm thiên hà theo không gian và thời gian. Việc quan sát cách các cấu trúc lớn này phân bố trong quá khứ giúp các nhà khoa học dựng lại kịch bản phát triển của vũ trụ qua các thời kỳ. [1]

Phương pháp thứ hai tập trung vào việc nghiên cứu ánh sáng truyền về từ hàng nghìn vụ nổ siêu tân tinh loại Ia ở khoảng cách xa. Vì các siêu tân tinh loại Ia có độ sáng chuẩn hóa, chúng đóng vai trò như những cột mốc khoảng cách trên bầu trời. Bằng cách phân tích độ dịch chuyển ánh sáng từ các sự kiện này, kính thiên văn giúp các nhà thiên văn học xác định chính xác tốc độ giãn nở của không gian. Kết quả thu được sẽ cung cấp bức tranh rõ ràng nhất từ trước đến nay về bản chất của năng lượng tối. [1]

Sự khác biệt về trường nhìn so với Hubble và James Webb

Mặc dù kính thiên văn James Webb có khả năng nhìn sâu vào những thiên hà cổ xưa nhất với độ chi tiết cao, nhưng trường nhìn của nó lại tương đối hẹp. Ngược lại, Roman được tối ưu hóa cho khả năng di chuyển linh hoạt và tái định hướng nhanh chóng, cho phép thực hiện các cuộc khảo sát nhanh trên diện tích bầu trời rộng lớn. Khả năng quan sát toàn cảnh này giúp Roman thu thập dữ liệu trên quy mô rộng hơn rất nhiều trong cùng một khoảng thời gian so với các thiết bị tiền nhiệm. [1]

Sự kết hợp giữa độ sâu hình ảnh, diện tích quan sát và độ phân giải cao tạo nên thế mạnh riêng cho Roman. Trong khi Hubble và Webb tập trung nghiên cứu chuyên sâu từng mục tiêu cụ thể, Roman đóng vai trò như một cỗ máy lập bản đồ tổng thể. Dữ liệu từ bản đồ này sẽ giúp phát hiện các cấu trúc bất thường hoặc những vùng không gian cần được nghiên cứu sâu hơn, hỗ trợ đắc lực cho cộng đồng thiên văn quốc tế. [1]

Khảo sát hành tinh lang thang và các thế giới ngoài Hệ Mặt Trời

Bên cạnh mục tiêu tìm hiểu năng lượng tối, kính thiên văn Roman còn thực hiện một cuộc điều tra quy mô lớn về các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời. Nhờ nhạy bén với ánh sáng hồng ngoại, thiết bị này có khả năng phát hiện hàng nghìn thế giới mới, bao gồm những hành tinh lạnh nằm xa sao chủ và cả các hành tinh tự do – những vật thể lang thang trong không gian mà không quay quanh bất kỳ ngôi sao nào. [1]

Những hành tinh lang thang này vốn rất khó phát hiện bằng các phương pháp thiên văn truyền thống do chúng không phát sáng và không làm gián đoạn ánh sáng của sao chủ. Bằng kỹ thuật quan sát trường rộng sắc nét, Roman giúp các nhà khoa học đánh giá đúng độ đa dạng thực sự của các hệ hành tinh trong Dải Ngân Hà. Việc thống kê này sẽ mở rộng hiểu biết của con người về quá trình hình thành và tiến hóa của các hệ sao trong vũ trụ. [1]