Kính viễn vọng Không gian Roman Nancy Grace sắp tới của NASA sẽ quan sát hàng nghìn ngôi sao đang nổ tung được gọi là siêu tân tinh trong những khoảng thời gian và không gian rộng lớn. Sử dụng những quan sát này, các nhà thiên văn học hy vọng sẽ làm sáng tỏ một số bí ẩn vũ trụ.
Cuộc khảo sát về siêu tân tinh của Roman sẽ giúp làm rõ các phép đo xung đột về tốc độ vũ trụ đang giãn nở và thậm chí cung cấp một phương pháp mới để thăm dò sự phân bố của vật chất tối, vốn chỉ có thể phát hiện được thông qua các hiệu ứng hấp dẫn của nó. Một trong những mục tiêu khoa học chính của sứ mệnh liên quan đến việc sử dụng siêu tân tinh để giúp xác định bản chất của năng lượng tối - áp suất vũ trụ không giải thích được đang đẩy nhanh quá trình giãn nở của vũ trụ.
Bí ẩn lớn nhất của không gian
Jason Rhodes, một nhà khoa học nghiên cứu cấp cao tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Nam California cho biết: “Năng lượng tối chiếm phần lớn vũ trụ, nhưng chúng tôi không thực sự biết nó là gì. Bằng cách thu hẹp các giải thích khả thi, Roman có thể cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ - và năng lượng tối chỉ là một trong nhiều chủ đề mà sứ mệnh sẽ khám phá".
Roman sẽ sử dụng nhiều phương pháp để tìm hiểu năng lượng tối. Một trong số đó liên quan đến việc khảo sát bầu trời để tìm một loại sao nổ đặc biệt, được gọi là siêu tân tinh loại Ia.
Thông thường, các siêu tân tinh xảy ra khoảng 50 năm một lần trong Dải Ngân hà. Nhưng bằng chứng cho thấy siêu tân tinh loại Ia bắt nguồn từ một số hệ sao đôi có chứa ít nhất một sao lùn trắng - tàn dư lõi nóng, nhỏ của một ngôi sao giống Mặt trời. Siêu tân tinh loại Ia hiếm hơn nhiều, xảy ra khoảng 500 năm một lần trong Dải Ngân hà.
Các nhà thiên văn cũng sẽ sử dụng Roman để nghiên cứu ánh sáng của các siêu tân tinh nhằm tìm hiểu xem chúng di chuyển ra xa chúng ta nhanh như thế nào. Bằng cách so sánh tốc độ chúng rút lui ở các khoảng cách khác nhau, các nhà khoa học sẽ theo dõi sự giãn nở của vũ trụ theo thời gian. Điều này sẽ giúp chúng ta hiểu liệu năng lượng tối đã thay đổi như thế nào trong suốt lịch sử của vũ trụ.
Các cuộc khảo sát về siêu tân tinh loại Ia trước đây đã tập trung vào vũ trụ tương đối gần, phần lớn là do những hạn chế của thiết bị. Tuy nhiên, tầm nhìn hồng ngoại, trường nhìn khổng lồ và độ nhạy tinh tế của Roman sẽ mở rộng đáng kể việc tìm kiếm, kéo bức màn vũ trụ sang một bên đủ xa để cho phép các nhà thiên văn phát hiện hàng nghìn siêu tân tinh loại Ia ở xa.
Sự khác biệt trong phép đo của Hubble
Các quan sát siêu tân tinh loại Ia của Roman có thể giúp các nhà thiên văn khám phá một bí ẩn khác, đó là sự khác biệt liên tục xuất hiện trong các phép đo của kính thiên văn NASA Hubble.
Các dự đoán dựa trên dữ liệu vũ trụ sơ khai - từ khoảng 380.000 năm sau vụ nổ Big Bang - chỉ ra rằng vũ trụ hiện sẽ giãn nở với tốc độ khoảng 67km/giây cho mỗi megaparsec khoảng cách (khoảng 3,26 triệu năm ánh sáng). Nhưng số đo của vũ trụ hiện đại chỉ ra sự giãn nở nhanh hơn, trong khoảng từ 70 đến 76km/giây trên mỗi megaparsec. Roman sẽ khám phá các nguồn tiềm ẩn khác nhau của những khác biệt này.
Bằng cách lập biểu đồ hành vi của năng lượng tối trong lịch sử vũ trụ, tìm hiểu cách vũ trụ đang giãn nở ngày nay và cung cấp thêm thông tin về vật chất tối bí ẩn, sứ mệnh của Roman sẽ cung cấp một lượng lớn dữ liệu cho các nhà thiên văn học đang tìm cách giải quyết những vấn đề này và các vấn đề lâu nay khác. Với khả năng giúp giải đáp rất nhiều bí ẩn vũ trụ, Roman sẽ là một trong những công cụ quan trọng nhất để nghiên cứu vũ trụ mà chúng ta từng xây dựng.
