Nguồn: Bởi Ailsa Harvey , tạp chí How It Works

Những bức ảnh không gian đáng kinh ngạc này được chụp bằng các kỹ thuật tiên tiến để tiết lộ một số kỳ quan trong vũ trụ.

Chụp ảnh vũ trụ tạo ra những màn hình hiển thị tuyệt đẹp ở thế giới khác với những hình dạng phức tạp và màu sắc rực lửa, nhưng nó cũng trở nên thiết yếu trong nỗ lực tìm hiểu vũ trụ của các nhà thiên văn học . Kể từ khi bức ảnh thiên văn đầu tiên chụp mặt trăng vào năm 1840, công nghệ đã phát triển vượt bậc cho phép các nhà khoa học chụp được những hình ảnh vũ trụ rõ ràng và chính xác nhất.

Máy ảnh trường rộng cho phép máy ảnh quay quanh quay một khu vực mở rộng, trong khi chụp các vật thể ở vùng hồng ngoại, tia X và các bước sóng khác cho thấy các chi tiết nhỏ của vụ nổ, va chạm và các sự kiện vũ trụ khác. Ví dụ, bằng cách quan sát không gian chỉ sử dụng ánh sáng nhìn thấy, các nhà thiên văn học sẽ không thể xác định được các đặc điểm năng lượng cao trong vũ trụ như lỗ đen. Sử dụng kỹ thuật chụp ảnh tia X, các nhà khoa học có thể quan sát các lỗ đen đánh cắp năng lượng từ môi trường xung quanh chúng và tái phát ra dưới dạng các tia năng lượng cao. 

Ánh sáng nhìn thấy có bước sóng ngắn, có nghĩa là nó có nhiều khả năng bật ra khỏi các hạt xung quanh và tán xạ. Khi quan sát hình ảnh không gian bằng kính thiên văn hồng ngoại, các bước sóng dài hơn được phát hiện có thể di chuyển hiệu quả hơn qua các phần bụi bẩn hơn của không gian. Bức xạ hồng ngoại có thể được phát ra bởi vật liệu không đủ sáng để xem bằng cách sử dụng ánh sáng nhìn thấy và hiển thị các vùng người xem không nhìn thấy trước đây. 

Ở đây, chúng tôi giải thích cách chụp một số hình ảnh không gian yêu thích của chúng tôi.

 

Quá cảnh sao Kim

 

Chỉ có bảy lần chuyển động của Sao Kim được chứng kiến kể từ khi kính thiên văn được phát minh cách đây 400 năm. (Hình ảnh: JAXA / NASA / Hinode)

Trong bức ảnh này, là sự kết hợp thời gian trôi đi của nhiều hình ảnh, có thể thấy sao Kim đang di chuyển trên mặt trời . Hình ảnh không chỉ là một cảnh tượng ấn tượng mà bản thân sự kiện này cũng là một điều hiếm thấy. Nó lặp lại theo một mô hình cứ sau 243 năm - lần tiếp theo nó có thể được nhìn thấy là vào năm 2117. 

Bức ảnh cận cảnh do Đài quan sát Động lực học Mặt trời (SDO) chụp cho thấy chi tiết mờ ảo trên bề mặt mặt trời. Sự tương phản của mặt đêm của sao Kim như một đĩa nhỏ màu đen trên mặt trời sáng chói mạnh mẽ mang lại cho hình ảnh này tác động ấn tượng cuối cùng. Công cụ được sử dụng để tạo ra khoảng thời gian trôi đi này là Hệ thống chụp ảnh khí quyển (AIA), quan sát các bước sóng trong dải cực tím. Hình ảnh cụ thể này đang hiển thị bước sóng của 171 angstrom để hiển thị các chi tiết mê hoặc của các tia sáng mặt trời. 

Hành tinh đã trải qua 6 giờ 40 phút băng qua mặt trời, với những hình ảnh được ghi lại trong toàn bộ thời gian này. Các nhà khoa học đã chọn 15 bức ảnh, được chụp đều đặn và kết hợp chúng lại để vẽ lộ trình di chuyển. 

 

Tiếp cận sao Diêm Vương

 

Bề mặt của Sao Diêm Vương được bao phủ bởi núi, thung lũng và miệng núi lửa (Hình ảnh: NASA)

Trong lần chạm trán gần nhất với Sao Diêm Vương, cách bề mặt khoảng 7.800 dặm (12.500 km), tàu vũ trụ New Horizons của NASA đã chụp được hình ảnh quả cầu này vào ngày 14 tháng 7 năm 2015. Máy ảnh của nó có thể phóng to để cho chúng ta thấy cái nhìn chi tiết nhất chúng ta có bề mặt của sao Diêm Vương.

New Horizons đã tiến hành bay ngang qua Sao Diêm Vương để nghiên cứu kỹ bề mặt của Sao Diêm Vương. Điều này bao gồm lập bản đồ bề mặt, đo nhiệt độ của nó và tìm kiếm bất kỳ dấu hiệu hoạt động nào hoặc các đặc điểm đáng chú ý khác. Hình ảnh, bao gồm các hình ảnh có thể nhìn thấy và hồng ngoại được chụp bởi Ralph-MVIC (Máy ảnh chụp ảnh có thể nhìn thấy đa phương diện), hiển thị một cái nhìn chi tiết về 1.100 dặm (1.800 km) địa hình.

Bề mặt có thể được so sánh với một số cảnh quan đá được tìm thấy trên Trái đất , vì những ngọn núi nhìn thấy trong hình ảnh này cao tới 11.500 feet (3.500 m). Nhìn kỹ các vùng nhạt màu trong ảnh, các phiến băng mêtan làm tăng thêm vẻ ngoài như da rắn của hành tinh lùn. Đồng bằng rộng lớn phủ đầy băng này được gọi là Sputnik Planitia.

Cụm màu

Hình ảnh này được phối hợp màu sắc, cho thấy các giai đoạn khác nhau trong chu kỳ sao. (Hình ảnh: NASA)

Không thường xuyên bạn có thể nhìn thấy 100.000 ngôi sao ở một nơi. Nhưng trong bức ảnh này, được chụp bởi Máy ảnh Trường rộng 3 của Kính viễn vọng Không gian Hubble , chúng kết hợp với nhau thành một loại toàn cảnh nổi bật gồm màu đỏ, cam và xanh lam. Những gì bạn đang xem ở đây là một phần của cụm sao Omega Centauri - nơi có 10 triệu ngôi sao. Có niên đại từ 10 tỷ đến 12 tỷ năm, chúng tỏa sáng cách chúng ta 16.000 năm ánh sáng. 

Chìa khóa để tạo ra cảnh sao bận rộn này là khả năng của máy ảnh để nghiên cứu một loạt các bước sóng tại một thời điểm, từ tia cực tím đến tia hồng ngoại gần. Ba bộ lọc đã được kết hợp để tạo ra hình ảnh tổng hợp này. Hai bộ lọc phát hiện bước sóng tử ngoại (F225W và F336W) trong khi bộ thứ ba nghiên cứu tia hồng ngoại (F814W). Mỗi ảnh đơn sắc thu được có một màu sắc khác nhau trước khi chúng được ghép lại thành một ảnh duy nhất. Màu xanh lam và xanh lục là kết quả của các bộ lọc tia cực tím, trong khi màu đỏ là do các bộ lọc hồng ngoại.

Sự đa dạng về màu sắc biểu thị các giai đoạn khác nhau trong chu kỳ sống của ngôi sao: Các chấm màu trắng vàng cho thấy các ngôi sao đang ở giai đoạn phản ứng tổng hợp hydro - giai đoạn mà mặt trời của chúng ta hiện đang ở; các chấm màu cam là những ngôi sao cũ hơn, lạnh hơn và lớn hơn; chấm đỏ là những người khổng lồ đỏ; các chấm màu xanh lam là những ngôi sao sắp kết thúc vòng đời của chúng, khi hyđrô của chúng cạn kiệt, và các ngôi sao hiện đang hợp nhất heli để phát ra hầu hết ánh sáng của chúng ở bước sóng cực tím. Một số ngôi sao dường như gần như chạm vào nhau, mặc dù khoảng cách giữa hai ngôi sao bất kỳ trong hình ảnh là khoảng một phần ba năm ánh sáng. Nếu Trái đất nằm trong cụm sao này, bầu trời đêm của chúng ta sẽ sáng hơn khoảng 100 lần.

Bong bóng của Hubble

 

Đây là NGC 7635, còn được gọi là Tinh vân Bong bóng. (Hình ảnh: Alamy)

Được chụp vào năm 2016, hình ảnh đầu tiên của Hubble về một tinh vân hoàn chỉnh cho thấy một "quả bóng" bùng nổ với màu sắc với độ chi tiết đáng kinh ngạc. Hình ảnh này là lần thử thứ ba đối với một bức ảnh như vậy; cái đầu tiên bị mờ và cái thứ hai không có trường nhìn đủ rộng. Tuy nhiên, kết quả cuối cùng chắc chắn đáng để chờ đợi. 

Ngôi sao sáng được nhìn thấy bên trong tinh vân bong bóng, hơi bên trái trung tâm, đang tạo ra hình cầu bao la này. Sử dụng bức xạ gió mạnh của nó, ngôi sao, có khối lượng từ 10 đến 20 lần so với mặt trời của chúng ta, thổi những đám mây bụi không gian xung quanh ra xung quanh nó. Bong bóng này được làm nóng bằng bức xạ , tạo ra quả cầu có màu sắc tương phản này. 

Hình ảnh được chụp bởi Máy ảnh trường kính 3 của Hubble; các bộ lọc ánh sáng khả kiến khác nhau cô lập các bước sóng cụ thể liên kết với các phần tử khác nhau. Đầu tiên là bộ lọc O III, bộ lọc này thu nhận sự hiện diện của oxy. Bộ lọc H-alpha hình dung nơi hydro được giải phóng và bộ lọc N II hiển thị nitơ. Các bộ lọc này đã giúp phân tách tinh vân và cho phép các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về động lực bên trong đám mây giữa các vì sao này. Ba hình ảnh được tạo ra được mã hóa màu (xanh lam cho oxy, xanh lá cây cho hydro và đỏ cho nitơ) và được kết hợp để tạo ra bức ảnh tổng hợp này.

 

Mắt trên bầu trời

Những thiên hà va chạm này cách Trái đất 140 triệu năm ánh sáng. (Hình ảnh: NASA / JPL-Caltech / STScl / Vassar)

Khi các thiên hà va chạm, đôi khi chúng hợp nhất thành một siêu sáp. Đó là trường hợp của hai thiên hà này, chúng đã kết hợp để tạo ra một cặp mắt trên bầu trời. NGC 2207 và IC 2163 đã tồn tại cùng nhau khoảng 40 triệu năm. Vật lộn với nhau khi lực hấp dẫn khổng lồ tác động lên các hệ sao bên trong, hai con mắt thiên hà này một ngày nào đó sẽ kết hợp thành một con mắt lớn duy nhất. 

Màu đỏ và xanh lục được kết hợp trong hình ảnh này giống như một chiếc mặt nạ có thể thuộc về một loại siêu sao băng nào đó, nhưng cách phối màu này là tác phẩm của hai kính thiên văn. Kính viễn vọng Không gian Spitzer của NASA đã đóng góp dữ liệu hồng ngoại tạo nên phần lớn màu đỏ, trong khi dữ liệu nhìn thấy từ Kính viễn vọng Không gian Hubble thu được các màu xanh lam và xanh lục. Các phần hồng ngoại cho các nhà thiên văn thấy sự hiện diện của bụi nóng, có thể được sử dụng để tạo ra các ngôi sao hoặc hành tinh mới. 

Trung tâm của các thiên hà, do Hubble thu được, làm nổi bật ánh sao sáng. Sự tương phản trong hình ảnh cũng cho thấy các cụm sao mới sinh trong lớp bụi, mà các nhà khoa học phát hiện được hình thành khi các thiên hà lần đầu tiên kết hợp với nhau.

Long lanh thiên hà

Thiên hà Xoáy nước nằm trong chòm sao Canes Venatici. (Hình ảnh: NASA (NASA / CXC / Wesleyan Univ./ R.Kilgard / STScl))

Messier 51, hay còn được gọi là Thiên hà Xoáy nước , tạo thành một hình xoắn ốc ngoạn mục. Là một thiên hà có hình dạng tương tự như Dải Ngân hà nhưng nằm đối diện với Trái đất, nó giúp chúng ta hiểu được sự hình thành ngôi nhà thiên hà của chính mình. Hình ảnh trên Đài quan sát tia X Chandra của NASA, được hiển thị bằng màu tím, kết hợp với hình ảnh quang học từ Kính viễn vọng Không gian Hubble, được hiển thị dưới dạng các vùng màu đỏ và xanh lam, để tạo ra một mô tả chi tiết thú vị về vòng xoáy sao này.

Sau hơn 250 giờ quan sát khu vực này, Chandra đã phát hiện được 500 nguồn tia X. Các nhà thiên văn học tin rằng phần lớn ánh sáng màu tím đại diện cho các nguồn này đến từ các hệ thống chứa một ngôi sao neutron dày đặc.

Thiên hà hình Sombrero

Thiên hà Sombrero được bao quanh bởi 1.900 cụm sao cầu. (Hình ảnh: NASA / nhóm Di sản Hubble)

 Đĩa phẳng trên bầu trời hình thành nên Thiên hà Sombrero được chụp lại với độ chi tiết tốt đến nỗi các nhà khoa học vẫn chưa kết hợp được sự hiểu biết về thành phần đầy đủ của nó. 

Giống như một chiếc đĩa bay bị bắt trong vực thẳm, hình ảnh này khiến thiên hà trông mỏng manh và dễ vỡ. Tuy nhiên, với khối lượng gấp 800 tỷ lần mặt trời, nó là một trong những vật thể lớn nhất từng được biết đến. Sâu trong trung tâm được cho là một lỗ đen lớn được bao quanh bởi 2.000 cụm sao cầu - nhiều gấp 10 lần số lượng có trong Dải Ngân hà của chúng ta. 

Chiếc đĩa phức tạp này được ghép lại với nhau bằng cách sử dụng sáu quan sát từ kính thiên văn Hubble. Điều này làm cho nó trở thành hình ảnh chi tiết nhất của thiên hà Sombrero được chụp trong ánh sáng nhìn thấy. Thiên hà, có tên chính thức là Messier 104, có đường kính gần 1/5 đường kính của trăng tròn. Kết hợp các hình ảnh của toàn bộ thiên hà, đây là một trong những hình ảnh khảm ghép lớn nhất của Hubble.

Trụ cột của sự sáng tạo

Những tháp khí và bụi này được chụp lại với độ rõ nét đáng kinh ngạc. (Hình ảnh: Alamy)

Giống như một lâu đài trừu tượng trên bầu trời, hình ảnh đặc biệt của khí và bụi dày đặc giữa các vì sao này ghi lại sự hình thành của các ngôi sao mới. Bức ảnh này được chụp bởi Kính viễn vọng Không gian Hubble, cho thấy vật chất không gian cách Trái đất 6.500 năm ánh sáng. Các phương thẳng đứng cao chót vót, được hình thành trong Tinh vân Đại bàng , được tạo hình bởi gió sao từ các ngôi sao khác gần đó. 

Việc tạo ra bức ảnh này không đơn giản như một cái chụp nhanh đúng thời gian. Các nhà thiên văn học Jeff Hester và Paul Scowen đã sáng tác hình ảnh gốc một cách nghệ thuật vào năm 1995 bằng cách kết hợp 32 hình ảnh riêng biệt từ bốn máy ảnh khác nhau. Bốn máy ảnh này đều là một phần của Máy ảnh Trường rộng và Máy ảnh Hành tinh 2 (WFPC2) lớn hơn. Trên kính viễn vọng Hubble, WFPC2 có kích thước bằng một cây đàn piano lớn. Mỗi máy ảnh của nó sử dụng bốn bộ lọc và chụp hai hình ảnh từ một phần khác nhau của các cột trụ. 

Vào năm 2015, hình ảnh gốc đã được xem lại để tạo thành phiên bản này. Sử dụng máy ảnh Hubble được cập nhật, Máy ảnh Trường rộng 3, các bộ lọc được sử dụng để hiển thị oxy, hydro và lưu huỳnh phát sáng trong một hình ảnh rõ ràng hơn. Sử dụng các bước sóng hồng ngoại có thể di chuyển xa hơn qua lớp khí và bụi dày đặc, các nhà thiên văn học có thể quan sát tinh vân này chi tiết hơn.