NEOWISE

Vào mùa hè năm 2020, một khối băng nguyên thủy nhỏ, tối màu từ rìa ngoài của Hệ Mặt Trời đã lướt vào và trong chốc lát trở thành sao chổi sáng nhất mà Bắc Bán Cầu chứng kiến trong hơn hai thập kỷ. Được đặt danh mục là C/2020 F3 và được công chúng biết đến đơn giản là NEOWISE, nó treo lơ lửng trong ánh hoàng hôn bên dưới chòm sao Đại Hùng suốt nhiều tuần, kéo theo một đuôi bụi màu vàng kim và một vệt sáng xanh trắng mờ hơn của khí phát sáng. Với nhiều người đã chứng kiến, đó là sao chổi vĩ đại đầu tiên trong đời họ — và cũng là lần cuối cùng họ được thấy, vì NEOWISE sẽ không quay trở lại trong khoảng 6.800 năm nữa.

Sao chổi này lấy tên từ sứ mệnh đã tìm ra nó: NEOWISE, giai đoạn săn tìm Vật thể Gần Trái Đất được kích hoạt lại của kính viễn vọng không gian Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) của NASA. Vào ngày 27 tháng 3 năm 2020, các đầu dò hồng ngoại của đài quan sát này đã phát hiện lớp mây khí ấm (coma) của sao chổi trên nền lạnh giá của không gian, và một thiên thể băng khiêm tốn không lớn hơn một ngọn núi đã bắt đầu hành trình trở thành Sao chổi Vĩ đại năm 2020.

Vị khách từ vùng băng giá sâu thẳm

NEOWISE là một sao chổi chu kỳ dài trên quỹ đạo gần như parabol, nghịch hành, đưa nó đi rất xa ra ngoài các hành tinh — quỹ đạo của nó nghiêng khoảng 129 độ so với mặt phẳng Hệ Mặt Trời, nghĩa là nó vòng quanh Mặt Trời theo hướng 'ngược lại' so với Trái Đất và các hành tinh khác. Quỹ đạo của nó cực kỳ lớn: bán trục lớn khi đi ra ngoài kéo dài tới khoảng 358 đơn vị thiên văn, gấp hàng trăm lần khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời, ra tới vùng lạnh giá nơi các sao chổi tồn tại qua hàng thiên niên kỷ mà hầu như không đổi kể từ khi Hệ Mặt Trời hình thành.

Quỹ đạo rộng lớn đó quyết định lịch trình các chuyến ghé thăm của nó. Trước lần đi qua năm 2020, chu kỳ của sao chổi này là khoảng 4.500 năm; lực kéo hấp dẫn của các hành tinh khổng lồ đã đẩy nó lên một quỹ đạo có năng lượng cao hơn một chút, kéo dài chu kỳ khi đi ra thành khoảng 6.800 năm — tức khoảng 2,48 triệu ngày. Lần cuối cùng NEOWISE vòng quanh Mặt Trời, gần thời điểm bình minh của lịch sử được ghi chép, những thành phố và công trình cổ xưa nhất của thế giới cổ đại mới chỉ đang bắt đầu hình thành. Lần tới, không một ai còn sống hôm nay, cũng như bất kỳ hậu duệ nào của họ trong hàng trăm thế hệ, sẽ còn ở đây để chứng kiến.

Một nhân sao chổi to bằng một ngọn núi

Trái tim rắn của sao chổi — nhân của nó — là một khối cầu tuyết bẩn gồm băng, bụi và đá chỉ rộng khoảng 5 km, đủ nhỏ để lọt vừa bên trong một thành phố lớn. Các phép đo hồng ngoại từ chính tàu vũ trụ NEOWISE đã xác định kích thước đó và cho thấy nhân sao chổi khá tối màu, chỉ phản xạ vài phần trăm ánh sáng mặt trời chiếu vào nó. Nó tự quay khoảng một vòng mỗi 7,6 giờ.

Dù nhỏ bé, nhân sao chổi chính là động cơ cho mọi hiện tượng ngoạn mục của sao chổi này. Khi ánh nắng mặt trời làm nó ấm lên trong lúc tiếp cận, các loại khí đông cứng thăng hoa trực tiếp từ thể rắn sang thể khí, kéo theo bụi khỏi bề mặt và làm phồng lên một lớp coma phát sáng lớn hơn nhân rất nhiều. Điều quan trọng là NEOWISE đã sống sót qua quá trình nung nóng đó mà vẫn nguyên vẹn — nhiều sao chổi sáng bị vỡ vụn khi đến gần Mặt Trời, nhưng sao chổi này vẫn giữ nguyên hình dạng và tạo nên màn trình diễn của mình.

Lướt sát Mặt Trời, rồi vụt qua Trái Đất

NEOWISE đạt điểm cận nhật, khoảng cách gần Mặt Trời nhất, vào ngày 3 tháng 7 năm 2020 ở khoảng cách khoảng 0,29 AU — tức khoảng 43 triệu km, bên trong quỹ đạo Sao Thủy. Lần đi qua nóng bỏng đó chính là điều làm sao chổi này sáng đến vậy: sức nóng dữ dội đã thúc đẩy quá trình thoát khí và giải phóng bụi mạnh mẽ, và các tàu vũ trụ quan sát Mặt Trời của NASA, bao gồm Parker Solar Probe và đài quan sát SOHO, đã theo dõi nó khi nó vòng quanh Mặt Trời.

Sau khi sống sót qua điểm cận nhật, sao chổi này tiếp tục lướt về phía Trái Đất, đạt khoảng cách gần Trái Đất nhất vào ngày 23 tháng 7 năm 2020 ở khoảng 0,69 AU (khoảng 103 triệu km). Nó chưa bao giờ đến gần đến mức nguy hiểm — đó là một khoảng cách an toàn, bằng hai phần ba khoảng cách Trái Đất–Mặt Trời — nhưng bố cục hình học lại lý tưởng cho người quan sát ở phương bắc, nâng sao chổi lên đủ cao trên bầu trời tối để có thể chiêm ngưỡng bằng mắt thường.

Ba chiếc đuôi và một chút sắc màu

Các bức ảnh chụp NEOWISE ghi lại hai chiếc đuôi nổi bật tỏa ra từ lớp coma. Chiếc đuôi rộng, cong, màu vàng kim được tạo thành từ các hạt bụi bị đẩy nhẹ ra khỏi nhân và được chiếu sáng bởi ánh sáng phản chiếu từ Mặt Trời. Phía trên nó là một chiếc đuôi thẳng hơn, mờ hơn, màu xanh lam, gồm khí bị ion hóa — bao gồm các ion carbon monoxide — được gió mặt trời tạo hình thành một vệt mỏng và hướng gần như thẳng ra khỏi Mặt Trời.

NEOWISE cũng cho thấy một đặc điểm hiếm hơn, thứ ba: một chiếc đuôi natri mờ nhạt, được ghi nhận vào giữa tháng 7 năm 2020, tạo ra bởi các nguyên tử natri thoát khỏi lớp coma và phát sáng thành một vạch màu vàng cam đặc trưng. Đuôi natri chỉ được ghi nhận ở một số ít sao chổi rất sáng, nổi tiếng nhất là Hale-Bopp, điều này khiến NEOWISE trở thành một trường hợp nghiên cứu quý giá cho các nhà thiên văn học tìm hiểu thành phần cấu tạo của các thiên thể băng giá này.

Sao chổi sáng nhất trong một thế hệ

Ở thời điểm sáng nhất, NEOWISE tỏa sáng ở khoảng cấp sao 0,5 đến 1 — tương đương một ngôi sao sáng — khiến nó trở thành sao chổi ấn tượng nhất có thể nhìn thấy từ Bắc Bán Cầu kể từ Hale-Bopp năm 1997. Kể từ đó, nó được không chính thức công nhận là Sao chổi Vĩ đại năm 2020. Trong vài tuần, đó thực sự là một sự kiện công cộng, thu hút đám đông đến những sườn đồi tối và tràn ngập mạng xã hội với những bức ảnh phơi sáng lâu ghi lại hai chiếc đuôi của nó vắt ngang đường chân trời.

Màn trình diễn đó không kéo dài. Các sao chổi mờ dần nhanh chóng khi chúng rút lui khỏi Mặt Trời và quá trình thoát khí của chúng chậm lại; trong suốt cuối tháng 7 năm 2020, NEOWISE mờ dần đều đặn đến ngưỡng giới hạn quan sát bằng mắt thường, và chẳng bao lâu sau cần đến ống nhòm rồi kính viễn vọng mới có thể theo dõi được khi nó tiến trở lại vùng băng giá sâu thẳm.

Ngắm nhìn nó, nếu bạn từng có cơ hội

Với số ít người vẫn còn giữ những bức ảnh và ký ức về tháng 7 năm đó, NEOWISE dễ tìm thấy nhất ở hướng tây bắc sau khi mặt trời lặn, thấp bên dưới phần bầu (bowl) của chòm sao Đại Hùng trong chòm sao Ursa Major, quan sát tốt nhất từ một địa điểm tối, tránh xa ánh đèn thành phố. Ống nhòm cho thấy chiếc đuôi bụi vàng kim một cách tuyệt đẹp, trong khi máy ảnh gắn trên chân máy, sử dụng thời gian phơi sáng vài giây, làm nổi bật sắc màu và chiếc đuôi ion mỏng manh mà mắt thường không thể thấy được.

Khoảng thời gian đó giờ đã khép lại. NEOWISE lại một lần nữa ở rất xa ngoài các hành tinh, mờ dần về phía Hệ Mặt Trời ngoài, và nó sẽ không làm sáng bầu trời của chúng ta thêm lần nào nữa trong hàng thiên niên kỷ tới. Trên Temposia, bạn có thể theo dõi quỹ đạo dốc, nghịch hành của nó và xem một thiên thể từ vùng tối bên ngoài đã băng qua phía trong Hệ Mặt Trời trong chốc lát trước khi biến mất suốt 68 thế kỷ tiếp theo như thế nào.