Liệu chúng ta có thể biến mặt trời thành một kính thiên văn khổng lồ hay không?

TPO - Bằng cách sử dụng hiện tượng thấu kính hấp dẫn, chúng ta có thể tận dụng mặt trời như một kính thiên văn khổng lồ để quan sát sâu vào không gian.

Cận cảnh những vệt lửa phun ra từ mặt trời

Nhiều kính thiên văn mạnh mẽ đã cho chúng ta những góc nhìn ấn tượng về vũ trụ, giúp chúng ta trở lại những khoảnh khắc đầu tiên của vũ trụ. Những đài quan sát như Kính thiên văn không gian James Webb (JWST) là công nghệ tuyệt vời, tiêu tốn hàng tỷ đô la và hàng thập kỷ nỗ lực.

Nhưng nếu chúng ta có thể có một kính thiên văn còn tốt hơn thì sao? Nó sẽ không phải là một kính thiên văn thông thường và thậm chí không cần thấu kính. Đây sẽ là kính thiên văn mạnh nhất mà chúng ta từng chế tạo, sử dụng chính mặt trời.

Hãy xem JWST. Với gương có đường kính 6,5 m, JWST có khả năng đạt độ phân giải khoảng một phần mười giây cung, tốt hơn 600 lần so với mắt người. Ở độ phân giải đó, kính thiên văn này có thể nhìn thấy chi tiết trên một đồng xu cách xa 40 km hoặc nhận diện mô hình của một quả bóng đá 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 bố khắp nơi trên thế giới. Bằng cách phối hợp tỉ mỉ các thành phần, kính thiên văn này đã cung cấp cho chúng ta những hình ảnh ấn tượng về các đĩa khí xung quanh những hố đen khổng lồ. Nó đã đạt được độ phân giải ấn tượng là 20 micro giây cung, đủ để phát hiện một quả cam trên bề mặt của Mặt trăng.

Một kính thiên văn lớn hơn sẽ cần những đĩa khổng lồ hoặc mạng lưới ăng-ten trải dài qua hệ mặt trời, cả hai đều đòi hỏi những bước nhảy vọt công nghệ khổng lồ.

Kính thiên văn mặt trời?

Dù mặt trời không giống như một thấu kính hay gương thông thường, nhưng khối lượng lớn của nó có khả năng cong không gian-thời gian xung quanh theo thuyết tương đối rộng của Einstein. Bất kỳ ánh sáng nào đi qua bề mặt mặt trời đều bị lệch hướng, thay vì tiếp tục theo đường thẳng, nó sẽ hội tụ cùng với những tia sáng khác.

Các nhà thiên văn học đã sử dụng hiệu ứng này, được gọi là thấu kính hấp dẫn, để nghiên cứu các thiên hà xa nhất trong vũ trụ. Khi ánh sáng từ các thiên hà này đi gần một cụm thiên hà lớn, khối lượng của cụm đó sẽ khuếch đại hình ảnh nền, cho phép chúng ta nhìn xa hơn nhiều so với bình thường.

'Thấu kính hấp dẫn mặt trời' mang lại độ phân giải gần như không thể tin được. Như thể chúng ta có một gương kính thiên văn có chiều rộng bằng toàn bộ mặt trời. Một thiết bị đặt ở điểm hội tụ sẽ tận dụng sự cong vênh của lực hấp dẫn mặt trời để quan sát vũ trụ xa xôi với độ phân giải đáng kinh ngạc là 10^-10 giây cung, mạnh hơn khoảng một triệu lần so với Kính viễn vọng Event Horizon.

Tất nhiên, có những thách thức khi sử dụng thấu kính hấp dẫn mặt trời như một kính thiên văn tự nhiên. Điểm hội tụ của tất cả sự bẻ cong ánh sáng này nằm ở khoảng cách lớn hơn 542 lần so với khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời, gấp 11 lần khoảng cách đến sao Diêm Vương và gấp ba lần khoảng cách mà tàu vũ trụ Voyager 1 đã đạt được khi phóng vào năm 1977.

Vì vậy, chúng ta không chỉ cần đưa một tàu vũ trụ bay xa hơn bao giờ hết mà còn phải chuẩn bị đủ nhiên liệu để duy trì ở đó và di chuyển xung quanh. Các hình ảnh do thấu kính hấp dẫn mặt trời tạo ra sẽ trải dài trên hàng chục km không gian.

Ý tưởng tận dụng thấu kính mặt trời đã xuất hiện từ những năm 1970. Gần đây, các nhà thiên văn học đã đề xuất phát triển một đội vệ tinh nhỏ gọn, nhẹ, sẽ triển khai cánh buồm mặt trời để gia tốc lên 542 AU. Khi đến nơi, chúng sẽ giảm tốc và đồng bộ hóa các thao tác, tạo ra hình ảnh và gửi dữ liệu về Trái đất để xử lý.

Dù có vẻ kỳ lạ, nhưng khái niệm này không quá xa vời thực tế. Và chúng ta sẽ thu được gì từ siêu kính viễn vọng này? Chẳng hạn, nếu nó được hướng về Proxima b, ngoại hành tinh gần nhất đã biết, nó sẽ cung cấp độ phân giải 1 km. Kính thiên văn JWST hy vọng có khả năng chụp ảnh các ngoại hành tinh, nơi toàn bộ hành tinh chỉ nằm trong vài pixel, trong khi thấu kính hấp dẫn mặt trời làm mờ đi những ý tưởng đó…

Kính thiên văn mặt trời sẽ vượt trội hơn bất kỳ kính thiên văn nào mà chúng ta có thể chế tạo trong hàng trăm năm tới.