Buzz
Áp dụng hiện tượng thấu kính hấp dẫn, chúng ta có thể biến Mặt Trời thành một kính thiên văn khổng lồ, giúp chúng ta quan sát sâu hơn vào vũ trụ.
Ngày nay, nhiều kính thiên văn hiện đại đã mở ra những cái nhìn tuyệt vời về vũ trụ, giúp con người hiểu rõ hơn về sự hình thành của vũ trụ. Các đài quan sát như Kính thiên văn không gian James Webb (JWST) là những kỳ tích công nghệ, tiêu tốn hàng tỷ đô la và nhiều thập kỷ nghiên cứu.
Tuy nhiên, các nhà khoa học đang phấn đấu để tạo ra một kính thiên văn vượt trội hơn cả James Webb (JWST). Đây sẽ không phải là kính thiên văn thông thường và có thể không cần thấu kính, nhưng nếu thành công, nó sẽ là kính thiên văn mạnh nhất mà con người từng chế tạo.
Kính thiên văn này sẽ sử dụng chính Mặt Trời làm công cụ để quan sát vũ trụ!
Mặt Trời là một thấu kính khổng lồ nằm ở trung tâm Hệ Mặt Trời.
Để hiểu rõ sức mạnh của kính thiên văn dựa trên Mặt Trời, hãy nhìn vào JWST. Với gương có đường kính 6,5 mét, JWST có khả năng đạt độ phân giải khoảng một phần mười giây cung, tốt hơn gấp 600 lần so với mắt người. Ở độ phân giải này, kính thiên văn có thể nhận diện các chi tiết trên một đồng xu cách 40 km hoặc chụp ảnh một quả bóng đá tiêu chuẩn cách 550 km.
Một ví dụ khác là Kính thiên văn Event Horizon, thực chất là một mạng lưới các thiết bị riêng lẻ phân bổ khắp toàn cầu. Nhờ vào việc phối hợp nhịp nhàng giữa các thành phần, kính thiên văn này đã mang đến cho chúng ta những hình ảnh ấn tượng về các đĩa khí xung quanh những lỗ đen khổng lồ.
Event Horizon đã đạt được độ phân giải đáng kinh ngạc là 20 micro giây cung. Với độ phân giải này, kính thiên văn có thể phát hiện một quả cam đặt trên bề mặt của Mặt Trăng.
Hệ thống kính viễn vọng Event Horizon.
Tuy nhiên, để chế tạo một kính thiên văn còn mạnh mẽ hơn, cần những đĩa khổng lồ hoặc mạng lưới ăng-ten trải dài qua hệ Mặt Trời. Cả hai điều này đều yêu cầu những bước tiến lớn trong công nghệ của nhân loại.
May mắn thay, có sẵn một kính thiên văn khổng lồ trong vũ trụ, đó chính là Mặt Trời.
Mặc dù Mặt Trời không giống như những thấu kính hay gương thông thường, nhưng nó có khối lượng cực lớn. Theo thuyết tương đối rộng của Einstein, các vật thể có khối lượng lớn làm cong Không-Thời gian xung quanh chúng.
Bất kỳ ánh sáng nào đi qua bề mặt Mặt Trời đều bị lệch hướng, không tiếp tục theo đường thẳng mà hướng về một điểm hội tụ, cùng với tất cả ánh sáng khác đi qua Mặt Trời cùng lúc.
Hình minh họa dưới đây cho thấy cách thấu kính hấp dẫn xung quanh Mặt Trời có thể hoạt động.
Các nhà thiên văn học đã tận dụng hiệu ứng này, gọi là thấu kính hấp dẫn, để nghiên cứu những thiên hà xa xôi nhất trong vũ trụ. Khi ánh sáng từ những thiên hà đó đi qua gần một cụm thiên hà khổng lồ, khối lượng của cụm này sẽ khuếch đại và làm nổi bật hình ảnh nền, cho phép chúng ta nhìn xa hơn rất nhiều so với bình thường.
Thấu kính hấp dẫn từ Mặt Trời tạo ra độ phân giải cao khó tin. Nó giống như chúng ta có một thấu kính thiên văn rộng bằng toàn bộ Mặt Trời.
Một thiết bị được đặt ở đúng điểm hội tụ có thể khai thác sự cong vênh của lực hấp dẫn từ Mặt Trời, cho phép con người quan sát vũ trụ xa xôi với độ phân giải đáng kinh ngạc 10^-10 giây cung, mạnh hơn khoảng một triệu lần so với Kính viễn vọng Event Horizon.
Tuy nhiên, có những thách thức khi sử dụng thấu kính hấp dẫn từ Mặt Trời như một kính thiên văn tự nhiên. Điểm hội tụ của tất cả tia ánh sáng uốn cong nằm xa hơn 542 lần so với khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời, gấp 11 lần khoảng cách tới sao Diêm Vương và gấp 3 lần khoảng cách mà tàu vũ trụ Voyager 1, phóng năm 1977, đã đạt được.
Vì vậy, chúng ta không chỉ cần đưa tàu vũ trụ đi xa hơn bao giờ hết, mà còn phải có đủ nhiên liệu để duy trì và di chuyển xung quanh. Các hình ảnh từ thấu kính hấp dẫn Mặt Trời sẽ trải rộng hàng chục km không gian, nên tàu vũ trụ cần quét toàn bộ khu vực để tạo ra một bức ảnh hoàn chỉnh.
Dù sao, quá trình đạt được mục tiêu này vẫn khả thi hơn nhiều so với việc chế tạo một thấu kính thiên văn lớn như Mặt Trời.
