Kính thiên văn vô tuyến lớn nhất thế giới

Nhà giáo sư thiên văn học de Graauw, 66 tuổi, thật ra là đã về hưu. Mặc dù vậy ông vẫn nhận lời mời đi đến Chile. Hiện ông là giám đốc tạm thời của Atacama Large Millimeter Array (Alma) - lãnh đạo kính thiên văn vô tuyến lớn nhất của thế giới trong tương lai. Đến năm 2012, 54 ăng ten parabol có đường kính 12 m và 12 ăng ten chảo 7 m sẽ được lắp đặt trên cao nguyên Chajnantor.

Món đồ chơi lớn nhất trong tương lai của các nhà thiên văn học vô tuyến nằm tại một vùng hoang vắng trong sa mạc Atacama. Với đất màu nâu đỏ và nhiều tảng đá rải rác khắp nơi, quang cảnh giống như trong những tấm ảnh sao Hỏa do "Spirit" và "Opportunity" gửi về. Và thường thì sa mạc Atacama cũng hoang vắng tương tự.

Đối với các chuyên gia, sa mạc này không những chỉ là một nơi làm việc có phong cảnh ngoạn mục, nó cũng mang lại nhiều vất vả. Chajnantor nằm trên độ cao 5100 m, mức có thể gây nguy hiểm cho cơ thể con người. Choáng váng nhẹ và mệt mỏi chỉ là những hiệu quả nhẹ nhất của việc thiếu ôxy. Người nhạy cảm có thể nôn mửa hay ngất xỉu.

Không khí loãng và trống không

Trống vắng hiện vẫn còn thống trị trên cao nguyên Chajnantor. Ngôi nhà chính đã đứng sừng sững, nhưng những gian phòng trong đó vẫn còn chờ đợi người sử dụng. Khoa học chỉ hoạt động trong khuôn khổ nhỏ. Cho tới nay chỉ có một ăng ten parabol lớn được lắp đặt trên cao nguyên: Apex - chiếc ăng ten chảo 12 m là một trong những mẫu thử nghiệm đầu tiên cho các ăng ten của Alma.

Nhờ vào độ cao, bầu khí quyển khô và yên tịnh mà sa mạc Atacama là một trong những địa điểm tốt nhất cho nghiên cứu thiên văn học. Nếu như tại đây khách du lịch và người sử dụng kính thiên văn quang học thích thú ngắm nhìn bầu trời đầy sao rất ấn tượng vào ban đêm thì những nhà thiên văn học vô tuyến lại có thể quan sát được dấu tích của nguyên tử và phân tử. Ở những nơi khác trên Trái Đất không thể nhìn thấy được chúng.

Nhờ kính thiên văn Apex, các nhà nghiên cứu đã khám phá ra được khí CO và phân tử hữu cơ phức tạp từ nơi sâu thẳm của vũ trụ. Họ cũng tìm thấy ngay đến nhiều phân tử tích điện chứa flo - việc chưa từng thành công trước đây. Tất cả những điều đó đã tiết lộ nhiều hơn về việc những ngôi sao và hành tinh như trái đất thành hình như thế nào.

Điều làm cho các nhà khoa học giật mình là mới chỉ một ăng ten thôi đã có những khám phá như vậy từ cao nguyên Chajnantor, với 66 chiếc ăng ten chảo Alma còn có thể làm được những gì nữa?

Kính thiên văn lớn 15 km

Dự án khổng lồ về mọi mặt. Phí tổn 800 triệu euro do Mỹ, Canada và các quốc gia trong Tổ chức nghiên cứu thiên văn Nam bán cầu châu Âu (ESO) gánh vác. Ô tô chuyên dụng có thể chuyên chở qua lại những ăng ten nặng tròn 100 tấn hay đặt chúng trong một chu vi chỉ 150 m khi người ta đặt tầm ngắm vào những vùng rộng lớn của bầu trời.

Khi quan sát những vật thể nhỏ riêng lẻ, các ăng ten có thể được phân tán trong chu vi rộng đến 15 km quanh tâm điểm của cao nguyên. Nhờ vào phương pháp này, được gọi là giao thoa, Alma đạt đến độ phân giải của một chảo khổng lồ có đường kính 15 km. Điều này nghĩa là nếu có mắt tinh tường như Alma, con người vẫn còn nhận ra được một khe cửa rộng 5 phần nghìn milimét ở khoảng cách xa 100 m.

Alma có thể quan sát những vật thể phát xạ chính xác hơn gấp 10 lần so với kính Very Large Array (VLA) trong bang New Mexico của Mỹ. Kính thiên văn này, nổi tiếng một phần cũng nhờ vào phim "Contact", gồm 27 ăng ten parabol, mỗi chiếc có đường kính 25 m. Khác với VLA, Alma hoạt động trong vùng milimét và nhỏ hơn của thiên văn học vô tuyến. Trong khi VLA phân tích những sóng vô tuyến có bước sóng giữa 1 cm và 4 m, Alma tiến sâu vào những bước sóng từ 9,6 đến 0,3 mm.

Các nhà nghiên cứu hy vọng những gì từ công cụ mới này

Độ phân giải càng cao thì lượng dữ liệu càng lớn.

"Tôi có hồi hộp không hử? Tất nhiên là có", giám đốc de Graauw nói. "Chúng tôi sẽ có những khả năng mà trước đây không ai có." Con người sẽ có khả năng xác định ký hiệu của những phân tử trong vũ trụ bao la với một độ chính xác chưa từng có. Kính thiên văn mới có một độ phân giải không gian tương ứng với kính thiên văn vũ trụ "Hubble". "Alma là sự kết hợp những gì tốt nhất từ kỹ thuật quang học và vô tuyến", ông de Grauuw nói.

Trên đường tìm phân tử

Một trong những nhiệm vụ chính của kính thiên văn mới này là nghiên cứu những quá trình lý hóa khi hành tinh hình thành và phân tích nguyên tố hóa học trong những tinh vân. Những tinh vân mặt trời lớn hơn hệ hành tinh chúng ta gấp nghìn lần là một trong những mục đích hàng đầu của Alma. Bởi vì sóng milimét có thể xuyên qua dễ dàng những đám mây bụi và khí che khuất lần ra đời của những ngôi sao và hành tinh trước những kính thiên văn khác, đặc biệt là kính thiên văn quang học.

Nhưng ngược lại, Alma gần như không thể đạt đến một trong những mục tiêu lớn nhất của thiên văn học - khám phá một Trái Đất thứ hai trong hệ hành tinh nào đó. Thành tựu này chắc hẵn phải nhưòng lại cho những kính thiên văn vũ trụ thế hệ mới trong tương lai. Và việc tìm người hành tinh khác cũng không phải là nhiệm vụ của Alma - việc này được giao lại cho những đồng nghiệp thuộc dự án Seti hay những người đang điều hành Allen-Arrays được chế tạo chuyên cho mục đích này và đã bắt đầu hoạt động từ mùa thu 2007.

Alma không những chỉ thám thính trong những vùng vũ trụ cận Trái Đất. "Chúng tôi cũng muốn biết các ngôi sao đầu tiên của vũ trụ thành hình ra sao và các ngân hà đầu tiên có cấu trúc như thế nào", ông de Graauw nói. Các vật thể này thuộc những vật thể lạnh nhất trong vũ trụ , phát sáng trong vùng milimét và dưới milimét, nhiệt độ của chúng chỉ trên độ không tuyệt đối vài phần mười độ.

Để quan sát những bức xạ này phải vượt qua những khoảng cách xa xôi khó tưởng tượng được. Alma phải nhìn sâu tròn 13 tỷ năm ánh sáng vào vũ trụ mới có thể tìm được ánh sáng của các ngôi sao đầu tiên – một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất, đặc biệt là cho một kính thiên văn trên Trái Đất.

Vào mùa xuân 2009, những ăng ten đầu tiên trên cao nguyên Chajnantor sẽ bắt đầu hoạt động. Đến đầu 2010 dự kiến sẽ có 16 ăng ten chảo ở đó - "bao nhiêu đó đã vượt trội hơn nhiều đài thiên văn rồi", ông de Graauw nói. 50 ăng ten còn lại sẽ được tiếp tục lắp đặt cho đến năm 2012