Tại sao Kính viễn vọng Hubble rất mạnh nhưng vẫn không thể chụp ảnh rõ ràng về sao Diêm Vương?

Kính viễn vọng Hubble rất mạnh và đã chụp được nhiều bức ảnh đẹp về tinh vân. Trong khi đó, sao Diêm Vương ở khoảng cách gần hơn nhiều so với tinh vân, Hubble vẫn không thể chụp được những bức ảnh rõ ràng về hành tinh này.

Kể từ khi Kính viễn vọng Không gian Hubble được phóng cách đây hơn 30 năm, nó đã chụp được rất nhiều cảnh đẹp trong vũ trụ sâu thẳm cho nhân loại, các thiên hà cách xa hàng chục triệu năm ánh sáng và hàng tỷ năm ánh sáng cũng có thể nhìn thấy rõ ràng trong thấu kính của Hubble.

Kính viễn vọng Không gian Hubble đã được tàu con thoi Discovery triển khai vào quỹ đạo Trái đất hơn 30 năm trước. Kể từ đó, Hubble đã ghi lại được những hình ảnh ngoạn mục không chỉ vô cùng đẹp mắt mà còn cung cấp cái nhìn khoa học vô giá, cho thấy tốc độ giãn nở của vũ trụ đang thực sự tăng tốc do một lực bí ẩn nào đó được gọi là năng lượng tối.

Tuy nhiên, thật kỳ lạ là Kính viễn vọng Hubble có thể chụp ảnh các thiên hà cách xa hàng trăm triệu năm ánh sáng, nhưng tại sao nó không thể chụp rõ ràng các ngoại hành tinh cách xa hàng chục năm ánh sáng, hay thậm chí là sao Diêm Vương trong Hệ Mặt trời?

Nhiều người có thể cho rằng nguyên nhân đằng sau điều này rất phức tạp, sẽ liên quan đến các vấn đề ở tầng quy luật của vũ trụ, nhưng trên thực tế, câu trả lời đơn giản hơn bạn nghĩ rất nhiều. Hubble có thể chụp ảnh các thiên hà xa xôi nhưng không thể chụp hình ảnh của sao Diêm Vương bởi vì đường kính góc (đường kính biểu kiến) khác nhau.

Bạn có thể không quen thuộc với từ đường kính góc, nhưng nó được sử dụng trong thiên văn học để mô tả kích thước của thiên thể mục tiêu. Ví dụ, đường kính góc của Mặt trăng trong trường nhìn của chúng ta là khoảng 0,5 độ.

Bức hình này thuộc một dự án có tên "Hubble Legacy Field", xây dựng các tấm hình độ phân giải cao bằng cách chĩa Kính viễn vọng Không gian Hubble vào một điểm nhất định, sau đó ghép chúng lại với nhau tạo thành một tấm hình lớn. Những bức hình này sẽ giúp các nhà khoa học tìm hiểu rõ hơn về không gian và cả thời gian.

Tuy nhiên, khi Mặt trăng cách Trái đất 380.000km và đường kính góc là 0,5 độ, thì thiên hà Andromeda, cách Trái đất 2,54 triệu năm ánh sáng, có đường kính góc là 3 độ, gấp sáu lần so với vệ tinh tự nhiên của chúng ra. Nó ở rất xa, nhưng đường kính của nó lên tới 220.000 năm ánh sáng, do đó, Kính thiên văn Hubble chụp ảnh nó dễ dàng hơn nhiều so với chụp ảnh Mặt trăng. Nó thậm chí có thể sử dụng hàng trăm lần phơi sáng để cuối cùng tổng hợp một tỷ pixel hình ảnh thiên hà Andromeda.

Trong khi đó, đường kính góc của sao Diêm Vương ở cách xa 4,8 tỷ km chỉ là 0,11 giây cung (1 độ bằng 3600 cung giây). Do đó, có thể thấy sao Diêm Vương quá nhỏ bé trong trường quan sát của Hubble.

Bởi vậy, phải đến khi tàu thăm dò New Horizons đi qua sao Diêm Vương vào năm 2015, con người mới thu được những hình ảnh độ nét cao của sao Diêm Vương.

Kính viễn vọng Không gian Hubble được đưa lên và hoạt động trên quỹ đạo của Trái đất tại độ cao khoảng 610 km, cao hơn khoảng 220 km so với độ cao quỹ đạo của trạm vũ trụ quốc tế ISS. Với tốc độ di chuyển khoảng 7500m/s, Hubble có thể quay 1 vòng quanh Trái đất trong thời gian 97 phút và 15 lần mỗi ngày.

Còn được gọi là “tinh vân cánh bướm” với hình dáng đồng hồ cát, tinh vân hành tinh NGC 6302 hình thành từ những đám bụi khí được nung nóng đến nhiệt độ 20.000 độ C trong vụ nổ của một ngôi sao lớn gấp 5 lần Mặt trời. Các đám bụi khí lan ra với tốc độ như xuyên xé không gian – khoảng 965.000km/h. Các đám bụi khí này đã trôi nổi ngoài không gian khoảng 2.200 năm và sải cánh của “bướm khổng lồ” có chiều dài khoảng 2 năm ánh sáng. NGC 6302 nằm trong dải Ngân hà, cách chòm sao Bọ Cạp khoảng 3.800 năm ánh sáng. Hình ảnh được Hubble được chụp vào ngày 27/7/2009.

Bức ảnh trên chụp vào tháng tư năm 2010: Bức ảnh ghi lại đỉnh của một mớ hỗn loại các đám mây bụi và khí gas vũ trụ có chiều cao lên tới 3 năm ánh sáng. Đây được chọn là hình ảnh kỉ niệm 20 năm ngày phóng kính Hubble lên quỹ đạo quanh Trái đất. Ánh sáng mờ của đám mây này bị lấn át bởi những ngôi sao sáng hơn xung quanh nó, đồng thời từ bên trong có những ngôi sao trẻ đang hình thành cũng phát ra những tia sáng xuyên ra ngoài. Đám mây khí và bụi này được gọi là tinh vân Carina, nằm cách 7.500 năm ánh sáng về phía nam của chòm sao Carina.

Tinh vân Đầu ngựa được kính thiên văn Hubble chụp vào tháng 4/2013. Nó có hình dạng như một con cá ngựa và có tên khác là Barnard 33. Thực ra bức ảnh bên trên được chụp bằng ánh sáng hồng ngoại, một loại ánh sáng có bước sóng dài hơi những ánh sáng mà mắt người có thể nhìn được. Ánh sáng hồng ngoại có thể xuyên qua lớp bụi vũ trụ dày đặc, từ đó giúp Hubble có thể thu nhận được.

Tháng 5/2013, từ khoảng cách 2.000 năm ánh sáng từ Trái đất, kính Hubble có thể chụp được hình ảnh một tinh vân có dạng hình nhẫn như tên gọi của nó – Ring Nebula. Những đốm trắng mà anh em có thể quan sát được trong hình chính là những ngôi sao lùn trắng siêu nóng. Sao lùn trắng là một trong những bước tiến hoá sao trong vũ trụ, ví dụ Mặt trời sẽ tiến hoá thành sao lùn trắng tương tự – trong khoảng 5 tỉ năm nữa. Tinh vân chiếc nhẫn có nhìn dạng vòng khá đẹp, bao gồm một vùng màu xanh ở giữa và quầng sáng đỏ bên ngoài.

Ngày 21 tháng 4 năm 2016 là sinh nhật lần thứ 26 của chiếc kính thiên văn vũ trụ Hubble. Để kỷ niệm ngày quan trọng này, NASA đã công bố những hình ảnh tuyệt đẹp của Bubble Nebula (Tinh vân Bong bóng) mà đã được Hubble ghi lại. Bubble Nebula là một ngôi sao lớn và có nhiệt độ rất cao, nó sản sinh ra khí và bụi được những cơn gió mạnh thổi vào không gian.