Tuyệt tác công nghệ 3.200 megapixel trên đỉnh Cerro Pachón

Tọa lạc trên đỉnh núi Cerro Pachón cao 2.682 mét thuộc sa mạc Atacama của Chile – nơi có bầu trời quanh năm quang đãng và không khí khô ráo lý tưởng cho quan sát thiên văn – Đài quan sát Vera C. Rubin trị giá 800 triệu USD sở hữu một kỳ quan công nghệ đích thực. Đó là chiếc camera kỹ thuật số lớn nhất hành tinh, có kích thước tương đương một chiếc ô tô nhỏ và trọng lượng lên tới gần 3 tấn. Thiết bị này sở hữu độ phân giải siêu khủng 3.200 megapixel cùng ống kính có đường kính 1,57 mét, lớn nhất từng được chế tạo trong lịch sử vũ trụ học.

Toàn bộ hệ thống vận hành dựa trên 189 cảm biến CCD siêu nhạy, được duy trì ở nhiệt độ cực lạnh -100°C nhằm triệt tiêu tối đa nhiễu điện tử. Sức mạnh của camera LSST còn được nhân lên gấp bội khi kết hợp với hệ thống gương phức tạp gồm gương chính đường kính 8,4 mét và gương phụ 3,5 mét. Sự phối hợp đồng bộ này cho phép thu thập và hội tụ ánh sáng một cách tối ưu, tạo ra những bức ảnh chi tiết đến mức mỗi tấm chứa hơn 3 tỷ điểm ảnh, đủ sức lấp đầy 400 màn hình tivi độ phân giải 4K tiêu chuẩn. Kinh phí xây dựng và vận hành tổ hợp khổng lồ này được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF) và Bộ Năng lượng Mỹ.

Thước phim vũ trụ thời gian thực và dòng thác dữ liệu khổng lồ

Bắt đầu từ ngày 30/6, camera LSST đã chính thức bước vào hành trình săn tìm dữ liệu kéo dài 10 năm đầy tham vọng. Cơ chế hoạt động của siêu camera này vô cùng ấn tượng: vào ban đêm, cứ sau 40 giây thiết bị lại tự động chụp một bức ảnh chi tiết toàn cảnh bầu trời phía nam, đạt tần suất từ 700 đến 800 bức ảnh mỗi đêm. Điều này đồng nghĩa với việc cứ sau vài đêm, toàn bộ vòm trời phương nam lại được quét sạch một lần, và trong suốt một thập kỷ, mỗi vị trí không gian sẽ được ghi hình khoảng 800 lần. Tần suất dày đặc này biến dự án thành một "bộ phim tài liệu dài tập" ghi lại sự vận động liên tục của vũ trụ theo thời gian thực, thay vì những hình ảnh tĩnh lặng riêng lẻ trước đây.

Hệ quả của phương thức vận hành này là một dòng thác dữ liệu khổng lồ đổ về mỗi ngày. Dự kiến, camera sẽ sản sinh từ 10 đến 20 terabyte dữ liệu mỗi đêm, tương đương dung lượng của hàng trăm bộ phim có độ nét cao. Chỉ trong năm đầu tiên hoạt động, Đài quan sát Vera C. Rubin sẽ thu thập khối lượng dữ liệu lớn hơn tất cả các đài quan sát quang học hiện có trên hành tinh cộng lại. Kết thúc lộ trình 10 năm, hệ thống sẽ ghi hình khoảng 40 tỷ thiên thể và thực hiện hàng nghìn tỷ phép đo. Toàn bộ nguồn thông tin khổng lồ này lập tức được truyền về Phòng thí nghiệm Gia tốc Quốc gia Mỹ (SLAC) để xử lý, cho phép phát đi các cảnh báo tức thời chỉ trong vòng vài phút về những hiện tượng thiên văn thoáng qua như siêu tân tinh hay các vật thể di động kỳ lạ.

Săn tìm vật chất tối và những phát hiện đột phá đầu tiên

Mục tiêu tối thượng của siêu dự án thiên văn này là làm sáng tỏ những giả thuyết kinh điển của nhà thiên văn học Vera Rubin về vật chất tối và năng lượng tối – hai thành tố chiếm phần lớn vũ trụ nhưng vẫn đang bao trùm trong màn bí ẩn. Thông qua việc quan sát ánh sáng bị bóp méo từ các thiên hà xa xôi dựa trên hiệu ứng thấu kính hấp dẫn yếu, giới nghiên cứu kỳ vọng sẽ đo đạc chính xác tốc độ giãn nở của vũ trụ và vẽ nên bản đồ phân bố của vật chất tối. Bên cạnh đó, dự án còn mở ra cơ hội săn tìm manh mối về "Hành tinh thứ chín" giả thuyết ở rìa hệ Mặt Trời và các vật thể liên sao băng qua hệ hành tinh của chúng ta.

Dù mới ở giai đoạn tối ưu hóa hệ thống và chạy thử nghiệm (từng công bố các bức ảnh màu tuyệt đẹp về tinh vân Trifid và Lagoon vào năm 2025), Đài quan sát Rubin đã chứng minh hiệu suất kinh ngạc khi phát hiện hơn 11.000 tiểu hành tinh mới. Trong đó bao gồm 33 thiên thể di chuyển gần Trái Đất và 380 vật thể cấu thành từ băng giá nằm ngoài quỹ đạo sao Hải Vương. Trong tương lai, đài thiên văn hướng tới việc trở thành công cụ tối tân nhất lịch sử để lập bản đồ chi tiết vùng rìa Hệ Mặt Trời. Để đối phó với thách thức phân tích dòng thác dữ liệu cũng như nguy cơ nhiễu ảnh từ các chòm vệ tinh nhân tạo dày đặc, cộng đồng khoa học toàn cầu đã tích hợp các thuật toán trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy hiện đại để lọc tách dữ liệu, hứa hẹn đem lại một mỏ vàng khoa học vô giá cho nhiều thế hệ học giả.