## Kính viễn vọng James Webb khám phá những bí ẩn của vũ trụ sơ khai: Chu kỳ quan sát thứ 4
Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian (STScI) vừa công bố các mục tiêu khoa học cho chu kỳ quan sát thứ tư (Cycle 4) của chương trình Quan sát Chung (GO) của Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST). Chu kỳ này bao gồm 274 chương trình, tương đương với 8.500 giờ quan sát chính trong năm hoạt động thứ tư của JWST. Các chương trình được chia thành tám loại, bao gồm nghiên cứu và đặc tả ngoại hành tinh, nghiên cứu các thiên hà sớm nhất trong vũ trụ, quần thể sao và quá trình hình thành sao, cũng như thiên văn học Hệ Mặt Trời.
Tiếp nối các mục tiêu khoa học chính của JWST, nhiều chương trình trong Cycle 4 tập trung vào nghiên cứu các ngôi sao và thiên hà sơ khai nhất. Các chương trình này sẽ dựa trên những nỗ lực trước đây nhằm quan sát các thiên hà dịch chuyển đỏ cao (hình thành ngay sau vụ nổ Big Bang), thế hệ sao đầu tiên trong vũ trụ (Population III), và vai trò của vật chất tối (DM) trong quá trình hình thành của chúng. Điểm mấu chốt là giai đoạn vũ trụ học được gọi là “Thời kỳ Bóng tối Vũ trụ”, xảy ra từ 370.000 đến 1 tỷ năm sau vụ nổ Big Bang. Trong thời gian này, vũ trụ được lấp đầy bởi hydro trung hòa, và chỉ có hai nguồn photon chính: bức xạ tàn dư từ vụ nổ Big Bang – Nền vi sóng vũ trụ (CMB) – và những photon thỉnh thoảng được giải phóng bởi các nguyên tử hydro trung hòa. Đây cũng là thời điểm mà các ngôi sao và thiên hà đầu tiên được cho là đã hình thành (khoảng 13,6 tỷ năm trước). Điều này dẫn đến sự ion hóa dần dần các đám mây hydro trung hòa, dẫn đến “Thời kỳ Tái ion hóa”, khiến vũ trụ trở nên “trong suốt” (có thể quan sát được bằng các thiết bị hiện đại). Các nhà vũ trụ học gọi giai đoạn mà các thiên hà đầu tiên xuất hiện từ Thời kỳ Bóng tối là “Bình minh Vũ trụ”.
Các công cụ trước đây thiếu độ phân giải hoặc độ nhạy để chụp ánh sáng từ thời kỳ này, ánh sáng bị dịch chuyển sang các phần của quang phổ hồng ngoại rất khó quan sát. Tuy nhiên, độ nhạy và quang học hồng ngoại của JWST cho phép các nhà thiên văn học cuối cùng xuyên qua màn che của “Thời kỳ Bóng tối”.
Các thiên hà sớm nhất trong vũ trụ được chỉ định là “dịch chuyển đỏ cao”, đề cập đến cách bước sóng ánh sáng của chúng bị kéo dài do sự giãn nở của vũ trụ (hằng số Hubble-Lemaître). Điều này khiến ánh sáng bị “dịch chuyển” về phía cuối đỏ của quang phổ. Ánh sáng từ các thiên hà tồn tại trong vũ trụ sơ khai (hơn 13 tỷ năm trước) bị dịch chuyển đỏ đến mức chỉ nhìn thấy được trong quang phổ hồng ngoại. Đây là mục đích của chương trình GO 7208, có tên “THRIFTY: Khảo sát tiền tuyến dịch chuyển đỏ cao”. Chương trình quan sát này sẽ dựa trên việc phát hiện của JWST về một số thiên hà phát sáng có giá trị dịch chuyển đỏ lớn hơn 9 (z>9), tương ứng với các thiên hà tồn tại cách đây tới 13,5 tỷ năm – một trong những khám phá vĩ đại nhất của Webb cho đến nay.
Sự phong phú của các thiên hà sớm trong vũ trụ và độ sáng rõ ràng của chúng là điều bất ngờ đối với các nhà thiên văn học và đã dẫn đến việc xem xét lại các lý thuyết về sự hình thành thiên hà sơ khai. Các chương trình khác như GO 7404 (“Những chấm đỏ nhỏ của JWST”), GO 7814 (“MINERVA”), GO 7677 (“Đẩy giới hạn mờ nhất”), GO 7436 (“Những hòn đảo trung hòa cuối cùng”), GO 8018 (“DIVER”) và GO 7519 (“Vật chất tối, hố đen siêu lớn và thiên hà chủ”) sẽ tiếp tục khám phá các khía cạnh khác nhau của vũ trụ sơ khai, từ việc xác định bản chất của các “chấm đỏ nhỏ” cho đến vai trò của vật chất tối trong sự hình thành thiên hà. JWST đang mở ra một kỷ nguyên mới trong việc nghiên cứu vũ trụ sơ khai, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ.
Nguồn: https://www.universetoday.com/articles/jwst-cycle-4-spotlight-part-2-the-distant-universe