Điểm đặc biệt của Kính viễn vọng Không gian Nancy Grace Roman không nằm ở việc chỉ nhìn sâu hơn vào một mục tiêu, mà ở khả năng nhìn rộng hơn và nhanh hơn. Roman có gương chính đường kính 2,4 mét, tương đương Hubble, nhưng camera hồng ngoại gần của nó có thể ghi lại một vùng trời lớn hơn 100 lần trong mỗi lần quan sát. 4 6 7

NASA và SpaceX hiện nhắm phóng Roman bằng tên lửa Falcon Heavy vào 7 giờ 26 phút sáng ngày 30/8/2026 theo giờ miền Đông nước Mỹ từ Bệ phóng 39A tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy, bang Florida. Mốc này tương đương khoảng 18 giờ 26 phút ngày 30/8 theo giờ Việt Nam. Tuy nhiên, đây vẫn là thời điểm dự kiến, không phải cam kết chắc chắn. Cuộc rà soát sẵn sàng phóng cuối cùng cùng quy trình bỏ phiếu “go/no-go” được lên lịch vào ngày 28/8. 47 50 54

Roman là kính viễn vọng gì?

Roman là đài quan sát không gian của NASA, được tối ưu cho việc chụp ảnh diện rộng và thực hiện quang phổ ở bước sóng hồng ngoại gần. Ba hướng nghiên cứu chính của sứ mệnh là tìm hiểu năng lượng tối và vật chất tối, theo dõi cách các thiên hà cùng cấu trúc lớn của vũ trụ hình thành, đồng thời thực hiện một cuộc thống kê quy mô lớn về các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời. 1 9

Thiết kế của Roman là một sự bổ trợ có chủ ý cho Hubble và James Webb. Hubble phù hợp với các quan sát chi tiết, linh hoạt vào từng mục tiêu riêng lẻ. Webb có gương lớn hơn và khả năng quan sát hồng ngoại sâu. Trong khi đó, Roman được xây dựng để lập bản đồ lặp đi lặp lại trên những vùng trời rộng lớn, với độ sắc nét và độ nhạy tương đương Hubble ở các dải quan sát chính. NASA ước tính trong 5 năm đầu, Roman sẽ chụp ảnh lượng bầu trời lớn hơn 50 lần so với phần Hubble đã quan sát trong 30 năm đầu hoạt động. 4

Những mốc chuẩn bị trước ngày phóng

Roman được lắp ráp hoàn chỉnh tại Trung tâm Bay không gian Goddard của NASA vào ngày 25/11/2025. 51 Sau giai đoạn thử nghiệm và chuẩn bị tại bãi phóng, sứ mệnh đã hoàn tất một số bước quan trọng tại Kennedy:

• NASA, đội ngũ Roman và SpaceX hoàn thành Đánh giá sẵn sàng bay vào ngày 21/8/2026, cho phép chuyển sang các hoạt động chuẩn bị phóng cuối cùng. 47
• Cũng trong ngày 21/8, các kỹ thuật viên đặt đài quan sát vào phần chóp bảo vệ tải trọng của Falcon Heavy tại Cơ sở Xử lý Tải trọng Nguy hiểm của Kennedy. 46
• Tàu vũ trụ đã được đóng kín bên trong chóp bảo vệ và vận chuyển tới nhà chứa của SpaceX tại Tổ hợp phóng 39A vào ngày 25/8. 45 50
• Đánh giá sẵn sàng phóng cuối cùng được lên lịch vào ngày 28/8, trước thời điểm cất cánh dự kiến ngày 30/8. 50

Các mốc trên cho thấy Roman đã chuyển từ giai đoạn chế tạo sang chiến dịch phóng cuối cùng. Dù vậy, chúng không loại trừ khả năng lịch phóng thay đổi vì sự cố kỹ thuật, thời tiết hoặc các giới hạn an toàn của khu vực phóng.

Vì sao Roman quan sát được nhiều bầu trời hơn Hubble?

Gương chính của Roman rộng 2,4 mét, cùng kích thước với gương Hubble. Khác biệt lớn nằm ở thiết kế quang học và hệ thống cảm biến. Thiết bị Trường rộng, hay WFI, là camera hồng ngoại gần khoảng 300 megapixel, có trường nhìn lớn hơn 100 lần camera hồng ngoại của Hubble. 1 2 4

Mỗi ảnh của Roman có thể bao phủ một vùng trời lớn hơn diện tích biểu kiến của Mặt Trăng tròn. Ảnh hồng ngoại tương đương từ camera WFC3 của Hubble nhỏ hơn khoảng 200 lần. 6 Vì vậy, Roman không phải là thiết bị thay thế cho các ảnh cận cảnh của Hubble. Vai trò của nó là tạo ra những bản đồ lớn, đồng nhất và nhanh chóng xác định các mục tiêu có giá trị thống kê để Hubble, Webb hoặc các kính thiên văn mặt đất nghiên cứu sâu hơn.

NASA ước tính Roman có thể khảo sát bầu trời nhanh hơn Hubble tới 1.000 lần trong những chương trình diện rộng phù hợp, trong khi vẫn duy trì độ nhạy và độ phân giải hồng ngoại tương đương. 7 WFI cũng sẽ đo ánh sáng từ khoảng một tỷ thiên hà trong suốt vòng đời sứ mệnh. 9

Tốc độ này đặc biệt quan trọng với thiên văn học theo thời gian. Roman có thể quay lại cùng một vùng trời nhiều lần, ghi nhận những thay đổi rất nhỏ về độ sáng hoặc hình dạng và xây dựng các mẫu dữ liệu lớn—điều khó thực hiện khi trường nhìn của kính thiên văn quá hẹp.

Coronagraph: phép thử chụp trực tiếp ngoại hành tinh

Roman mang theo hai thiết bị khoa học: WFI và Coronagraph Instrument. Coronagraph chủ yếu là một chương trình trình diễn công nghệ, không phải cuộc khảo sát đại trà nhằm tìm các “bản sao Trái đất”. 3 13

Thiết bị này dùng các mặt nạ để che ánh sáng chói từ ngôi sao chủ, đồng thời sử dụng những gương biến dạng được điều khiển chủ động để giảm các sai lệch quang học còn lại. Hệ thống được thiết kế với mức tương phản gần một phần một tỷ, qua đó có thể chụp và thu quang phổ độ phân giải thấp của một số ngoại hành tinh khổng lồ cùng các đĩa mảnh vụn quanh sao. 3 10

Thách thức nằm ở chỗ ánh sáng phản xạ hoặc phát ra từ một hành tinh thường bị ánh sáng của ngôi sao chủ lấn át hoàn toàn. Vì thế, giá trị của Coronagraph không chỉ nằm ở những thế giới mà nó có thể quan sát, mà còn ở việc kiểm nghiệm công nghệ cho các sứ mệnh tương lai muốn chụp trực tiếp những hành tinh nhỏ hơn, có khả năng phù hợp với sự sống.

Roman sẽ tìm hiểu năng lượng tối như thế nào?

Chương trình vũ trụ học của Roman sử dụng nhiều phép đo độc lập để trả lời hai câu hỏi liên quan: vũ trụ đã giãn nở ra sao và vật chất đã tiến hóa như thế nào trong quá trình đó?

Cụm thiên hà và dao động âm học baryon

Khảo sát diện rộng ở vùng vĩ độ cao dự kiến bao phủ hơn 5.000 độ vuông, tương đương khoảng 12% bầu trời, trong chưa đầy một năm rưỡi. Roman sẽ kết hợp ảnh chụp và quang phổ để đo vị trí, khoảng cách cũng như mức độ tụ cụm của các thiên hà. 33 37

Một thiết kế khảo sát tham chiếu dự kiến thu được khoảng 12 triệu giá trị dịch chuyển đỏ của thiên hà để nghiên cứu dao động âm học baryon (BAO). Đây là dấu vết của các sóng âm trong vũ trụ sơ khai, lưu giữ một thang đo đặc trưng có thể đóng vai trò “thước chuẩn” để theo dõi lịch sử giãn nở của vũ trụ. 35

Thấu kính hấp dẫn yếu

Khi ánh sáng của các thiên hà xa đi qua những vùng vật chất nằm giữa chúng ta và nguồn phát, lực hấp dẫn sẽ làm hình ảnh các thiên hà bị méo rất nhẹ. Đo những biến dạng này trên một mẫu cực lớn giúp Roman lập bản đồ phân bố vật chất, trong đó có vật chất tối, đồng thời kiểm tra cách cấu trúc vũ trụ lớn lên theo thời gian. Một thiết kế tham chiếu đặt mục tiêu đo hình dạng của khoảng 370 triệu thiên hà bị thấu kính hấp dẫn. 35

Siêu tân tinh loại Ia

Các quan sát theo thời gian của Roman cũng sẽ phát hiện và theo dõi hàng nghìn siêu tân tinh loại Ia, có thể vươn tới dịch chuyển đỏ khoảng 2. Độ sáng đã được hiệu chuẩn và khoảng cách suy ra từ dịch chuyển đỏ của chúng tạo thành các chỉ dấu khoảng cách trên những thời kỳ khác nhau của lịch sử vũ trụ. 31

Kết hợp khoảng cách từ siêu tân tinh, “thước chuẩn” BAO và bản đồ vật chất từ thấu kính yếu, các nhà khoa học có thể kiểm tra liệu sự giãn nở tăng tốc của vũ trụ phù hợp với hằng số vũ trụ, năng lượng tối biến đổi hay một lý thuyết hấp dẫn khác hay không. Roman được kỳ vọng làm các phép thử chính xác hơn, nhưng chưa có gì bảo đảm nó sẽ giải quyết mọi câu hỏi còn bỏ ngỏ.

Roman có thể giúp gì cho “căng thẳng Hubble”?

“Căng thẳng Hubble” là tên gọi của sự bất đồng giữa các ước tính về tốc độ giãn nở hiện tại của vũ trụ, khi sử dụng những phương pháp và giai đoạn lịch sử vũ trụ khác nhau. Khoảng chênh lệch được đề cập trong các tài liệu của sứ mệnh vào khoảng 8%.

Roman sẽ không giải quyết vấn đề bằng một phép đo duy nhất. Giá trị của nó nằm ở việc cung cấp các quan sát độc lập và được kiểm soát chặt chẽ về khoảng cách siêu tân tinh, sự phân bố thiên hà và quá trình tăng trưởng của vật chất.

Nếu các phép đo này cùng chỉ về một lịch sử giãn nở, chúng có thể giúp phân biệt sai lệch chưa được nhận diện trong đo lường với dấu hiệu của một mô hình vũ trụ học mới. Nếu các kết quả không thống nhất, kiểu bất đồng cụ thể có thể cho thấy giả định nào cần được xem xét lại. Kỳ vọng hợp lý là bằng chứng tốt hơn, chứ không phải một lời hứa chắc chắn về lời giải.

Cuộc thống kê ngoại hành tinh quy mô lớn

Roman sẽ nhiều lần quan sát các vùng sao dày đặc hướng về trung tâm Dải Ngân hà, theo dõi hàng trăm triệu ngôi sao. Hai hiệu ứng ánh sáng bổ sung cho nhau sẽ giúp phát hiện hành tinh:

• Phương pháp quá cảnh: Khi một hành tinh đi qua phía trước ngôi sao chủ theo hướng nhìn từ kính thiên văn, độ sáng của ngôi sao giảm nhẹ và lặp lại theo chu kỳ. NASA dự đoán Roman có thể phát hiện hơn 100.000 hành tinh quá cảnh, chủ yếu là các hành tinh có quỹ đạo tương đối gần sao chủ. 9 21
• Thấu kính vi hấp dẫn: Khi một ngôi sao ở tiền cảnh—hoặc một hành tinh đi cùng nó—tình cờ nằm gần thẳng hàng với một ngôi sao xa hơn, lực hấp dẫn có thể tạm thời phóng đại và làm biến dạng ánh sáng của nguồn phía sau. Phương pháp này nhạy với các hành tinh nằm xa sao chủ, bao gồm những thế giới tương tự các hành tinh ở vùng ngoài Hệ Mặt trời. 17 21

NASA dự kiến Roman sẽ phát hiện hơn 1.000 hành tinh bằng thấu kính vi hấp dẫn. 9 Trong những sự kiện thuận lợi, mẫu này có thể bao gồm các hành tinh khối lượng thấp, tiệm cận hoặc nhỏ hơn Sao Hỏa, cũng như các hành tinh tự do—những thế giới không bị ràng buộc hấp dẫn với bất kỳ ngôi sao nào. 20 21

Đây là các con số dự báo, không phải số hành tinh đã được xác nhận. Phương pháp quá cảnh vốn thuận lợi cho việc phát hiện các hành tinh đi qua trước ngôi sao. Trong khi đó, thấu kính vi hấp dẫn mở rộng cuộc thống kê tới những thế giới lạnh hơn, xa hơn và không có sao chủ—những nhóm mà các khảo sát quá cảnh hoặc đo vận tốc xuyên tâm khó tiếp cận.

Đích đến, giai đoạn vận hành thử và tuổi thọ sứ mệnh

Sau khi phóng, Roman dự kiến bay tới quỹ đạo dạng quầng quanh điểm L2 của hệ Mặt Trời–Trái đất, cách Trái đất khoảng một triệu dặm theo hướng ngược phía Mặt Trời. Vị trí này giúp đài quan sát duy trì góc nhìn ổn định, dài hạn vào các vùng trời đã chọn và hỗ trợ chiến lược quan sát hồng ngoại. 18 51

Roman sẽ phải hoàn tất hành trình bay, triển khai các hệ thống, kích hoạt thiết bị, hiệu chuẩn và vận hành thử trước khi bước vào chương trình khoa học thường lệ. Tài liệu phóng được cung cấp chưa đưa ra ngày cố định cho đợt công bố kết quả khoa học đầu tiên. Vì vậy, không nên kỳ vọng các kết quả hoàn chỉnh xuất hiện ngay sau thời điểm cất cánh.

Sứ mệnh chính được lên kế hoạch trong 5 năm. Việc gia hạn sẽ phụ thuộc vào tình trạng tàu, nhiên liệu, ngân sách và ưu tiên khoa học; những năm hoạt động bổ sung chỉ nên được xem là khả năng, không phải điều chắc chắn. 4

Roman phối hợp với Hubble, Webb và Rubin ra sao?

Roman nên được xem là một mắt xích trong mạng lưới quan sát thiên văn, thay vì một thiết bị khiến các kính thiên văn khác trở nên lỗi thời.

• Hubble: Roman cung cấp các khảo sát hồng ngoại gần trên vùng trời rộng hơn nhiều, còn Hubble vẫn quan trọng với những quan sát nhắm mục tiêu chi tiết và dải bước sóng từ tử ngoại đến hồng ngoại gần. 4
• James Webb: Roman có thể phát hiện các quần thể lớn gồm thiên hà, hiện tượng bùng sáng tạm thời và ứng viên ngoại hành tinh trên vùng trời rộng. Webb sau đó có thể nghiên cứu sâu hơn các mục tiêu được chọn.
• Đài quan sát Vera C. Rubin: Các khảo sát quang học lặp lại của Rubin và quan sát hồng ngoại gần từ không gian của Roman có thể bổ trợ cho nhau trong việc phát hiện hiện tượng biến thiên, lập bản đồ thiên hà, nghiên cứu thấu kính và lựa chọn mục tiêu theo dõi.
• Các cơ sở quan sát khác: Kính thiên văn quang phổ mặt đất, đài quan sát tia X, cơ sở phát hiện sóng hấp dẫn và các thiết bị chuyên dụng khác có thể cung cấp thông tin về dịch chuyển đỏ, khối lượng, thiên hà chủ và bối cảnh vật lý cho những phát hiện của Roman.

Kết luận

Năng lực cốt lõi của Roman là quy mô: độ sắc nét tương đương Hubble kết hợp với trường nhìn lớn hơn 100 lần. Sự kết hợp này cho phép nó lập bản đồ những vùng trời rộng lớn, đo lịch sử giãn nở và sự phát triển của vật chất bằng nhiều phương pháp độc lập, đồng thời mở rộng cuộc thống kê tới những hành tinh lạnh, xa hoặc lang thang tự do trong Dải Ngân hà.

Vụ phóng Falcon Heavy dự kiến ngày 30/8/2026 là cột mốc trước mắt. Thử thách khoa học lớn hơn sẽ đến sau đó, khi dữ liệu khảo sát cho thấy sự giãn nở tăng tốc của vũ trụ có thực sự diễn ra như các mô hình hiện nay dự đoán hay không—và Dải Ngân hà đang chứa bao nhiêu thế giới chưa từng được nhìn thấy.

Điểm đặc biệt của Kính viễn vọng Không gian Nancy Grace Roman không nằm ở việc chỉ nhìn sâu hơn vào một mục tiêu, mà ở khả năng nhìn rộng hơn và nhanh hơn. Roman có gương chính đường kính 2,4 mét, tương đương Hubble, nhưng camera hồng ngoại gần của nó có thể ghi lại một vùng trời lớn hơn 100 lần trong mỗi lần quan sát. 4 6 7

NASA và SpaceX hiện nhắm phóng Roman bằng tên lửa Falcon Heavy vào 7 giờ 26 phút sáng ngày 30/8/2026 theo giờ miền Đông nước Mỹ từ Bệ phóng 39A tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy, bang Florida. Mốc này tương đương khoảng 18 giờ 26 phút ngày 30/8 theo giờ Việt Nam. Tuy nhiên, đây vẫn là thời điểm dự kiến, không phải cam kết chắc chắn. Cuộc rà soát sẵn sàng phóng cuối cùng cùng quy trình bỏ phiếu “go/no-go” được lên lịch vào ngày 28/8. 47 50 54

Roman là kính viễn vọng gì?

Roman là đài quan sát không gian của NASA, được tối ưu cho việc chụp ảnh diện rộng và thực hiện quang phổ ở bước sóng hồng ngoại gần. Ba hướng nghiên cứu chính của sứ mệnh là tìm hiểu năng lượng tối và vật chất tối, theo dõi cách các thiên hà cùng cấu trúc lớn của vũ trụ hình thành, đồng thời thực hiện một cuộc thống kê quy mô lớn về các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời. 1 9

Thiết kế của Roman là một sự bổ trợ có chủ ý cho Hubble và James Webb. Hubble phù hợp với các quan sát chi tiết, linh hoạt vào từng mục tiêu riêng lẻ. Webb có gương lớn hơn và khả năng quan sát hồng ngoại sâu. Trong khi đó, Roman được xây dựng để lập bản đồ lặp đi lặp lại trên những vùng trời rộng lớn, với độ sắc nét và độ nhạy tương đương Hubble ở các dải quan sát chính. NASA ước tính trong 5 năm đầu, Roman sẽ chụp ảnh lượng bầu trời lớn hơn 50 lần so với phần Hubble đã quan sát trong 30 năm đầu hoạt động. 4

Những mốc chuẩn bị trước ngày phóng

Roman được lắp ráp hoàn chỉnh tại Trung tâm Bay không gian Goddard của NASA vào ngày 25/11/2025. 51 Sau giai đoạn thử nghiệm và chuẩn bị tại bãi phóng, sứ mệnh đã hoàn tất một số bước quan trọng tại Kennedy:

• NASA, đội ngũ Roman và SpaceX hoàn thành Đánh giá sẵn sàng bay vào ngày 21/8/2026, cho phép chuyển sang các hoạt động chuẩn bị phóng cuối cùng. 47
• Cũng trong ngày 21/8, các kỹ thuật viên đặt đài quan sát vào phần chóp bảo vệ tải trọng của Falcon Heavy tại Cơ sở Xử lý Tải trọng Nguy hiểm của Kennedy. 46
• Tàu vũ trụ đã được đóng kín bên trong chóp bảo vệ và vận chuyển tới nhà chứa của SpaceX tại Tổ hợp phóng 39A vào ngày 25/8. 45 50
• Đánh giá sẵn sàng phóng cuối cùng được lên lịch vào ngày 28/8, trước thời điểm cất cánh dự kiến ngày 30/8. 50

Các mốc trên cho thấy Roman đã chuyển từ giai đoạn chế tạo sang chiến dịch phóng cuối cùng. Dù vậy, chúng không loại trừ khả năng lịch phóng thay đổi vì sự cố kỹ thuật, thời tiết hoặc các giới hạn an toàn của khu vực phóng.

Vì sao Roman quan sát được nhiều bầu trời hơn Hubble?

Gương chính của Roman rộng 2,4 mét, cùng kích thước với gương Hubble. Khác biệt lớn nằm ở thiết kế quang học và hệ thống cảm biến. Thiết bị Trường rộng, hay WFI, là camera hồng ngoại gần khoảng 300 megapixel, có trường nhìn lớn hơn 100 lần camera hồng ngoại của Hubble. 1 2 4

Mỗi ảnh của Roman có thể bao phủ một vùng trời lớn hơn diện tích biểu kiến của Mặt Trăng tròn. Ảnh hồng ngoại tương đương từ camera WFC3 của Hubble nhỏ hơn khoảng 200 lần. 6 Vì vậy, Roman không phải là thiết bị thay thế cho các ảnh cận cảnh của Hubble. Vai trò của nó là tạo ra những bản đồ lớn, đồng nhất và nhanh chóng xác định các mục tiêu có giá trị thống kê để Hubble, Webb hoặc các kính thiên văn mặt đất nghiên cứu sâu hơn.

NASA ước tính Roman có thể khảo sát bầu trời nhanh hơn Hubble tới 1.000 lần trong những chương trình diện rộng phù hợp, trong khi vẫn duy trì độ nhạy và độ phân giải hồng ngoại tương đương. 7 WFI cũng sẽ đo ánh sáng từ khoảng một tỷ thiên hà trong suốt vòng đời sứ mệnh. 9

Tốc độ này đặc biệt quan trọng với thiên văn học theo thời gian. Roman có thể quay lại cùng một vùng trời nhiều lần, ghi nhận những thay đổi rất nhỏ về độ sáng hoặc hình dạng và xây dựng các mẫu dữ liệu lớn—điều khó thực hiện khi trường nhìn của kính thiên văn quá hẹp.

Coronagraph: phép thử chụp trực tiếp ngoại hành tinh

Roman mang theo hai thiết bị khoa học: WFI và Coronagraph Instrument. Coronagraph chủ yếu là một chương trình trình diễn công nghệ, không phải cuộc khảo sát đại trà nhằm tìm các “bản sao Trái đất”. 3 13

Thiết bị này dùng các mặt nạ để che ánh sáng chói từ ngôi sao chủ, đồng thời sử dụng những gương biến dạng được điều khiển chủ động để giảm các sai lệch quang học còn lại. Hệ thống được thiết kế với mức tương phản gần một phần một tỷ, qua đó có thể chụp và thu quang phổ độ phân giải thấp của một số ngoại hành tinh khổng lồ cùng các đĩa mảnh vụn quanh sao. 3 10

Thách thức nằm ở chỗ ánh sáng phản xạ hoặc phát ra từ một hành tinh thường bị ánh sáng của ngôi sao chủ lấn át hoàn toàn. Vì thế, giá trị của Coronagraph không chỉ nằm ở những thế giới mà nó có thể quan sát, mà còn ở việc kiểm nghiệm công nghệ cho các sứ mệnh tương lai muốn chụp trực tiếp những hành tinh nhỏ hơn, có khả năng phù hợp với sự sống.

Roman sẽ tìm hiểu năng lượng tối như thế nào?

Chương trình vũ trụ học của Roman sử dụng nhiều phép đo độc lập để trả lời hai câu hỏi liên quan: vũ trụ đã giãn nở ra sao và vật chất đã tiến hóa như thế nào trong quá trình đó?

Cụm thiên hà và dao động âm học baryon

Khảo sát diện rộng ở vùng vĩ độ cao dự kiến bao phủ hơn 5.000 độ vuông, tương đương khoảng 12% bầu trời, trong chưa đầy một năm rưỡi. Roman sẽ kết hợp ảnh chụp và quang phổ để đo vị trí, khoảng cách cũng như mức độ tụ cụm của các thiên hà. 33 37

Một thiết kế khảo sát tham chiếu dự kiến thu được khoảng 12 triệu giá trị dịch chuyển đỏ của thiên hà để nghiên cứu dao động âm học baryon (BAO). Đây là dấu vết của các sóng âm trong vũ trụ sơ khai, lưu giữ một thang đo đặc trưng có thể đóng vai trò “thước chuẩn” để theo dõi lịch sử giãn nở của vũ trụ. 35

Thấu kính hấp dẫn yếu

Khi ánh sáng của các thiên hà xa đi qua những vùng vật chất nằm giữa chúng ta và nguồn phát, lực hấp dẫn sẽ làm hình ảnh các thiên hà bị méo rất nhẹ. Đo những biến dạng này trên một mẫu cực lớn giúp Roman lập bản đồ phân bố vật chất, trong đó có vật chất tối, đồng thời kiểm tra cách cấu trúc vũ trụ lớn lên theo thời gian. Một thiết kế tham chiếu đặt mục tiêu đo hình dạng của khoảng 370 triệu thiên hà bị thấu kính hấp dẫn. 35

Siêu tân tinh loại Ia

Các quan sát theo thời gian của Roman cũng sẽ phát hiện và theo dõi hàng nghìn siêu tân tinh loại Ia, có thể vươn tới dịch chuyển đỏ khoảng 2. Độ sáng đã được hiệu chuẩn và khoảng cách suy ra từ dịch chuyển đỏ của chúng tạo thành các chỉ dấu khoảng cách trên những thời kỳ khác nhau của lịch sử vũ trụ. 31

Kết hợp khoảng cách từ siêu tân tinh, “thước chuẩn” BAO và bản đồ vật chất từ thấu kính yếu, các nhà khoa học có thể kiểm tra liệu sự giãn nở tăng tốc của vũ trụ phù hợp với hằng số vũ trụ, năng lượng tối biến đổi hay một lý thuyết hấp dẫn khác hay không. Roman được kỳ vọng làm các phép thử chính xác hơn, nhưng chưa có gì bảo đảm nó sẽ giải quyết mọi câu hỏi còn bỏ ngỏ.

Roman có thể giúp gì cho “căng thẳng Hubble”?

“Căng thẳng Hubble” là tên gọi của sự bất đồng giữa các ước tính về tốc độ giãn nở hiện tại của vũ trụ, khi sử dụng những phương pháp và giai đoạn lịch sử vũ trụ khác nhau. Khoảng chênh lệch được đề cập trong các tài liệu của sứ mệnh vào khoảng 8%.

Roman sẽ không giải quyết vấn đề bằng một phép đo duy nhất. Giá trị của nó nằm ở việc cung cấp các quan sát độc lập và được kiểm soát chặt chẽ về khoảng cách siêu tân tinh, sự phân bố thiên hà và quá trình tăng trưởng của vật chất.

Nếu các phép đo này cùng chỉ về một lịch sử giãn nở, chúng có thể giúp phân biệt sai lệch chưa được nhận diện trong đo lường với dấu hiệu của một mô hình vũ trụ học mới. Nếu các kết quả không thống nhất, kiểu bất đồng cụ thể có thể cho thấy giả định nào cần được xem xét lại. Kỳ vọng hợp lý là bằng chứng tốt hơn, chứ không phải một lời hứa chắc chắn về lời giải.

Cuộc thống kê ngoại hành tinh quy mô lớn

Roman sẽ nhiều lần quan sát các vùng sao dày đặc hướng về trung tâm Dải Ngân hà, theo dõi hàng trăm triệu ngôi sao. Hai hiệu ứng ánh sáng bổ sung cho nhau sẽ giúp phát hiện hành tinh:

• Phương pháp quá cảnh: Khi một hành tinh đi qua phía trước ngôi sao chủ theo hướng nhìn từ kính thiên văn, độ sáng của ngôi sao giảm nhẹ và lặp lại theo chu kỳ. NASA dự đoán Roman có thể phát hiện hơn 100.000 hành tinh quá cảnh, chủ yếu là các hành tinh có quỹ đạo tương đối gần sao chủ. 9 21
• Thấu kính vi hấp dẫn: Khi một ngôi sao ở tiền cảnh—hoặc một hành tinh đi cùng nó—tình cờ nằm gần thẳng hàng với một ngôi sao xa hơn, lực hấp dẫn có thể tạm thời phóng đại và làm biến dạng ánh sáng của nguồn phía sau. Phương pháp này nhạy với các hành tinh nằm xa sao chủ, bao gồm những thế giới tương tự các hành tinh ở vùng ngoài Hệ Mặt trời. 17 21

NASA dự kiến Roman sẽ phát hiện hơn 1.000 hành tinh bằng thấu kính vi hấp dẫn. 9 Trong những sự kiện thuận lợi, mẫu này có thể bao gồm các hành tinh khối lượng thấp, tiệm cận hoặc nhỏ hơn Sao Hỏa, cũng như các hành tinh tự do—những thế giới không bị ràng buộc hấp dẫn với bất kỳ ngôi sao nào. 20 21

Đây là các con số dự báo, không phải số hành tinh đã được xác nhận. Phương pháp quá cảnh vốn thuận lợi cho việc phát hiện các hành tinh đi qua trước ngôi sao. Trong khi đó, thấu kính vi hấp dẫn mở rộng cuộc thống kê tới những thế giới lạnh hơn, xa hơn và không có sao chủ—những nhóm mà các khảo sát quá cảnh hoặc đo vận tốc xuyên tâm khó tiếp cận.

Đích đến, giai đoạn vận hành thử và tuổi thọ sứ mệnh

Sau khi phóng, Roman dự kiến bay tới quỹ đạo dạng quầng quanh điểm L2 của hệ Mặt Trời–Trái đất, cách Trái đất khoảng một triệu dặm theo hướng ngược phía Mặt Trời. Vị trí này giúp đài quan sát duy trì góc nhìn ổn định, dài hạn vào các vùng trời đã chọn và hỗ trợ chiến lược quan sát hồng ngoại. 18 51

Roman sẽ phải hoàn tất hành trình bay, triển khai các hệ thống, kích hoạt thiết bị, hiệu chuẩn và vận hành thử trước khi bước vào chương trình khoa học thường lệ. Tài liệu phóng được cung cấp chưa đưa ra ngày cố định cho đợt công bố kết quả khoa học đầu tiên. Vì vậy, không nên kỳ vọng các kết quả hoàn chỉnh xuất hiện ngay sau thời điểm cất cánh.

Sứ mệnh chính được lên kế hoạch trong 5 năm. Việc gia hạn sẽ phụ thuộc vào tình trạng tàu, nhiên liệu, ngân sách và ưu tiên khoa học; những năm hoạt động bổ sung chỉ nên được xem là khả năng, không phải điều chắc chắn. 4

Roman phối hợp với Hubble, Webb và Rubin ra sao?

Roman nên được xem là một mắt xích trong mạng lưới quan sát thiên văn, thay vì một thiết bị khiến các kính thiên văn khác trở nên lỗi thời.

• Hubble: Roman cung cấp các khảo sát hồng ngoại gần trên vùng trời rộng hơn nhiều, còn Hubble vẫn quan trọng với những quan sát nhắm mục tiêu chi tiết và dải bước sóng từ tử ngoại đến hồng ngoại gần. 4
• James Webb: Roman có thể phát hiện các quần thể lớn gồm thiên hà, hiện tượng bùng sáng tạm thời và ứng viên ngoại hành tinh trên vùng trời rộng. Webb sau đó có thể nghiên cứu sâu hơn các mục tiêu được chọn.
• Đài quan sát Vera C. Rubin: Các khảo sát quang học lặp lại của Rubin và quan sát hồng ngoại gần từ không gian của Roman có thể bổ trợ cho nhau trong việc phát hiện hiện tượng biến thiên, lập bản đồ thiên hà, nghiên cứu thấu kính và lựa chọn mục tiêu theo dõi.
• Các cơ sở quan sát khác: Kính thiên văn quang phổ mặt đất, đài quan sát tia X, cơ sở phát hiện sóng hấp dẫn và các thiết bị chuyên dụng khác có thể cung cấp thông tin về dịch chuyển đỏ, khối lượng, thiên hà chủ và bối cảnh vật lý cho những phát hiện của Roman.

Kết luận

Năng lực cốt lõi của Roman là quy mô: độ sắc nét tương đương Hubble kết hợp với trường nhìn lớn hơn 100 lần. Sự kết hợp này cho phép nó lập bản đồ những vùng trời rộng lớn, đo lịch sử giãn nở và sự phát triển của vật chất bằng nhiều phương pháp độc lập, đồng thời mở rộng cuộc thống kê tới những hành tinh lạnh, xa hoặc lang thang tự do trong Dải Ngân hà.

Vụ phóng Falcon Heavy dự kiến ngày 30/8/2026 là cột mốc trước mắt. Thử thách khoa học lớn hơn sẽ đến sau đó, khi dữ liệu khảo sát cho thấy sự giãn nở tăng tốc của vũ trụ có thực sự diễn ra như các mô hình hiện nay dự đoán hay không—và Dải Ngân hà đang chứa bao nhiêu thế giới chưa từng được nhìn thấy.