Exoplanet: Hành trình gian nan đi tìm các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời

Giới thiệu

Khi bạn nhìn lên bầu trời, bạn thấy những vì sao đang toả sáng lấp lánh. Nhưng đó chỉ là một phần nhỏ của vũ trụ. Còn tới hàng tỷ hành tinh khác đang tồn tại ngoài kia, nhưng vì chúng không thể tự phát nên chúng ta không thể quan sát bằng mắt thường. Theo các nhà khoa học, có tới 50 tỷ hành tinh như vậy nằm trong Dải Ngân hà của chúng ta, và chúng được gọi là Exoplanet – Hành tinh ngoài Hệ Mặt trời.

Exoplanet đầu tiên được thực hiện vào năm 1988, nhưng không được xác nhận trong một vài năm. Sau đó, các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời bắt đầu được phát hiện thêm khi các kính viễn vọng và dụng cụ quan sát được cải thiện, và Exoplanet đầu tiên được công nhận, có quỹ đạo xác định vào năm 1995. Các hoạt động tìm kiếm Exoplanet bắt đầu được triển khai mạnh mẽ. Vào năm 2009, Mission Kepler là sứ mệnh không gian nổi tiếng tìm kiếm các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời được tung lên bầu trời, đã quan sát hàng ngàn ứng cử viên sáng giá cho danh sách Exoplanet của chúng ta.

Nhiệm vụ GAIA, do Cơ quan Vũ trụ châu Âu đưa ra để đo lường các vị trí và chuyển động cho các ngôi sao trong thiên hà, đang cung cấp các bản đồ hữu ích để các nhà thiên văn tiếp tục nghiên cứu về hành tinh ngoài Hệ Mặt trời trong tương lai.

Định nghĩa chính xác của Exoplanet – hành tinh ngoài Hệ Mặt trời là gì?

Định nghĩa của exoplanet khá đơn giản: đó là một hành tinh nằm ngoài Hệ Mặt trời của chúng ta, nó có thể thuộc một sao khác, nằm trong Dải Ngân hà của chúng ta hoặc nằm ở các thiên hà khác. Có nhiều loại Exoplanet – từ tương tự Trái đất về kích thước và/hoặc thành phần đến các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời giống như các hành tinh khí khổng lồ trong Hệ Mặt trời của chúng ta. Ngoại hành tinh nhỏ nhất chỉ bằng một vài lần khối lượng mặt trăng của Trái đất và quay quanh một Pulsar (Sao Xung – một ngôi sao phát ra các phát xạ vô tuyến phát ra khi tự quay trên trục của nó).

Hầu hết các ngoại hành tinh đều có kích thước khá nhỏ, nhưng cũng có một số hành tinh ngoài Hệ Mặt trời khá lớn ngoài kia. Loại lớn nhất được tìm thấy (cho đến nay) được gọi là DENIS-P J082303.1-491201 b, gấp ít nhất 29 lần khối lượng của Sao Mộc. Để so sánh, Sao Mộc có khối lượng gấp 3,8 lần Trái đất.

Chúng ta có thể học gì về Exoplanet?

Điều đầu tiên mà các nhà thiên văn nghiên cứu về ngoại hành tinh là quỹ đạo của chúng, cũng như vị trí của Exoplanet này. Nếu nó nằm trong khu vực Goldilocks thì nhiều khả năng nó sẽ hỗ trợ cho sự sống – tương tự như Trái đất. Các nhà thiên văn học cũng muốn biết liệu các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời này có bầu khí quyển hay không. Điều đó cũng quan trọng đối với cuộc sống. Tuy nhiên, vì các ngoại hành tinh nằm ở khá xa chúng ta, nên khí quyển gần như không thể phát hiện chỉ bằng cách quan sát qua kính viễn vọng.

Một kỹ thuật rất hay cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu ánh sáng từ ngôi sao khi nó đi qua bầu khí quyển của hành tinh. Một số ánh sáng được khí quyển hấp thụ, có thể phát hiện được bằng cách sử dụng các dụng cụ chuyên dụng. Từ đó giúp chúng ta phát hiện xem hành tinh ngoài Hệ Mặt trời đó có bầu khí quyển hay không. Ngoài ra, phương pháp này còn cho thấy loại khí nào tồn tại trong khí quyển của Exoplanet đó. Một số thông tin khác như nhiệt độ, từ trường và hoạt động địa kiến tạo của hành tinh đó cũng có thể được đo lường.

Trong vũ trụ còn có “hệ Mặt trời” khác không?

Exoplanet: Hành trình gian nan đi tìm các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời

Ngoài hệ Mặt Trời của ta ra, chung quanh các hành tinh khác có phải còn có các hành tinh không? Đây là một vấn đề rất lý thú, nó trực tiếp quan hệ đến vấn đề trên các thiên thể khác có tồn tại sự sống không. Bởi vì sự sống chỉ có thể tồn tại ở những hành tinh quay chung quanh hành tinh và có đầy đủ điều kiện tồn tại.

Từ xưa đến nay các nhà khoa học luôn cố gắng tìm kiếm “hệ Mặt Trời” ngoài hệ Mặt Trời của chúng ta. Sao Panate trong chòm sao Đà phu cách ta 5,9 năm ánh sáng được nhắc đến sớm nhất. Fantkanf – nhà thiên văn Mỹ sau khi phân tích toàn bộ các tư liệu thu thập được từ năm 1938 đến nay của ngôi sao này luôn kiên trì cho rằng chung quanh nó tồn tại hai thiên thể sao cấp 2, khối lượng lần lượt bằng một nửa và lớn hơn một nửa sao Mộc, có người cho rằng không phải là hai sao mà là ba sao. Đương nhiên số người phản đối quan điểm này cũng không ít.

Trước đây trong một thời gian dài liên tục có tin nói rằng đã phát hiện được chung quanh một hành tinh nào đó có thể có hành tinh, đến thập kỷ 80 của thế kỷ XX, loại tin này lại liên tục được đưa ra. Nhưng trong đó có người cho rằng có thể chỉ là một hành tinh đang trong giai đoạn thai nghén ban đầu. Điều đó đúng sự thật hay không còn đang tranh luận, có lúc đã có ý kiến phủ định hoàn toàn.

Lịch sử thật sự phát hiện được hành tinh ở ngoài hệ Mặt Trời là bắt đầu từ năm 1995. Tháng 10 năm đó hai nhà thiên văn Thuỵ Sĩ đã phát hiện được chung quanh “chòm Phi mã số 51” tồn tại những thiên thể loại hành tinh và được mệnh danh là “Phi mã 51B”. 3 tháng sau hai nhà thiên văn Mỹ lại phát hiện được chung quanh các chòm sao “Thất Nữ số 70” và chòm sao “Đại Hùng số 47” có loại thiên thể hành tinh, chúng lần lượt được gọi là “Thất Nữ 70B” và “Đại Hùng 47B”. Từ đó đến 2006 các thiên thể được thừa nhận là hành tinh ngoài hệ Mặt Trời tối thiểu đã tìm được 170 hành tinh trong 147 hệ sao, có thể nói là rất khả quan. Một tình hình đáng được chú ý là: những thiên thể được thừa nhận là hành tinh này so với trước đây ta tưởng tượng thì phức tạp hơn nhiều. Nhiệt độ bề mặt của chúng tương đối cao, có những thiên thể có tâm sai của quỹ đạo quanh sao chính tương đối lớn. Có thể khẳng định trên những hành tinh này không thể có sự sống tồn tại.

Điều có ý nghĩa quan trọng là ở những vùng cách hệ Mặt Trời chúng ta không xa lắm cũng tồn tại những “hệ Mặt Trời” giống như hệ Mặt Trời của chúng ta. Vì vậy chúng ta dễ dàng tưởng tượng được rằng, chỉ trong hệ Ngân hà đã tồn tại rất nhiều “hệ Mặt Trời”.

Hành trình đi tìm các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời

Exoplanet: Hành trình gian nan đi tìm các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời

Từ lâu, chúng ta đã có thể xác định các hành tinh trong Hệ Mặt trời có thể được quan sát bằng mắt thường như Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa, Sao MộcSao Thổ. Sao Thiên VươngSao Hải Vương được tìm thấy vào những năm 1800 và Sao Diêm Vương không được phát hiện cho đến những năm đầu của thế kỷ 20.

Cuộc tìm kiếm các Exoplanet thực sự bùng nổ sau một phát hiện nhỏ vào năm 1988. Một nhóm các nhà khoa học, do nhà thiên văn học Mike Brown của CalTech dẫn đầu liên tục tìm kiếm các hành tinh trong Vành đai Kuiper (một lãnh địa xa xôi của Hệ Mặt trời). Cho đến nay, họ đã tìm thấy Eris (lớn hơn Sao Diêm Vương), Haumea, Sedna và hàng chục vật thể giống sao Hải Vương khác (TNOs). Cuộc săn lùng Hành tinh X của họ đã gây ra sự chú ý trên toàn thế giới, nhưng vào giữa năm 2017, không có gì được nhìn thấy.

Tìm kiếm ngoại hành tinh

Việc tìm kiếm các ngôi sao ngoại Hệ Mặt trời khác bắt đầu vào năm 1988 khi các nhà thiên văn tìm thấy gợi ý về các hành tinh xung quanh hai ngôi sao và một sao. Ngoại hành tinh đầu tiên được xác nhận đang quay xung quanh một ngôi sao theo trình tự chính xảy ra vào năm 1995 khi các nhà thiên văn học Michel Mayor và Didier Queloz của Đại học Geneva tuyên bố phát hiện ra một hành tinh xung quanh ngôi sao 51 Pegasi.

Phát hiện của họ là bằng chứng cho thấy sự tồn tại các hành tinh quay quanh các ngôi sao giống như Mặt trời trong thiên hà. Sau đó, cuộc săn lùng bắt đầu và các nhà thiên văn học bắt đầu tìm thấy nhiều ngoại hành tinh hơn. Họ đã sử dụng một số phương pháp, bao gồm cả kỹ thuật vận tốc hướng tâm, tìm kiếm sự chênh lệch trong quang phổ của một ngôi sao, được gây ra bởi lực kéo nhẹ của một hành tinh khi nó quay quanh ngôi sao. Họ cũng sử dụng các kỹ thuật làm phát hiện độ mờ của ánh sáng khi có một hành tinh nằm “che khuất” ngôi sao của nó.

Một số nhóm đã tham gia vào các ngôi sao khảo sát để tìm các Exoplanet của họ. Cho tới thời điểm bài viết này, 45 dự án săn tìm hành tinh đã tìm thấy hơn 450 cá thể nằm ngoài Hệ Mặt trời. Các nhà khoa học ước tính có đến 50 tỷ Exoplanet như vậy nằm rải rác trong Dải Ngân hà.

Khó khăn khi săn tìm các Exoplanet

Săn lùng các hành tinh xung quanh các ngôi sao nằm ngoài Hệ Mặt trời là một quá trình khó khăn. Phần lớn là vì các hành tinh không phát ra ánh sáng hay các tia bức xạ, hoặc các ngôi sao gần đó đã làm “lu mờ” những thông tin này. Sử dụng các thấu kính quan sát thông thường sẽ khó mà tìm ra được ngoại hành tinh.

Vì vậy, các nhà thiên văn phải phóng các kính viễn vọng ra ngoài bầu khí quyển Trái đất, chúng tự do di chuyển trong không gian và do đó, bắt được các tín hiệu nhạy bén hơn. Kính thiên văn vũ trụ Hubble và Spitzer đã thực hiện nhiều quan sát sao và đã được sử dụng để chụp ảnh các hành tinh xung quanh các ngôi sao khác. Cho đến nay, kính thiên văn Kepler được mệnh danh là Thợ săn ngoại hành tinh số một. Nó được ra mắt vào năm 2009 và mất vài năm để tìm kiếm các hành tinh trong một khu vực nhỏ trên bầu trời, theo hướng của các chòm sao Cygnus, Lyra và Draco. Nó đã tìm thấy hàng ngàn ứng cử viên ngoại hành tinh trước khi gặp trục trặc với con quay ổn định của nó.

Hiện tại kính Kepler đang săn lùng các Exoplanet ở các khu vực khác trên bầu trời và cơ sở dữ liệu Kepler của các hành tinh được xác nhận chứa hơn 4.000 hành tinh ngoài Hệ Mặt trời. Dựa trên những khám phá của Kepler, chủ yếu nhằm tìm kiếm các hành tinh có kích thước Trái đất, người ta ước tính rằng gần như mọi ngôi sao giống như Mặt trời trong thiên hà (cộng với nhiều loại sao khác) đều có ít nhất một hành tinh. Kepler cũng tìm thấy nhiều hành tinh lớn hơn khác, thường được gọi là siêu sao Mộc và sao Mộc nóng và siêu sao Hải Vương.

Các dự án săn tìm ngoại hành tinh khác ngoài Kepler

Trong khi Kepler là một trong những dự án săn tìm hành tinh thành công nhất trong lịch sử, cuối cùng nó sẽ ngừng hoạt động. Vào thời điểm đó, các nhiệm vụ khác sẽ đảm nhận vai trò này, bao gồm Vệ tinh Khảo sát Exoplanet (TESS), sẽ được phóng vào năm 2018 và Kính viễn vọng Không gian James Webb, cũng sẽ lên vũ trụ vào năm 2018.

Sau đó, dự án Planetary Transits and Oscillations of Stars mission (PLATO), được xây dựng bởi Cơ quan Vũ trụ châu Âu, sẽ bắt đầu nhiệm vụ của nó vào khoảng những năm 2020, sau đó là WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope – Kính viễn vọng Khảo sát Hồng ngoại Rộng), sẽ săn lùng các Exoplanet và tìm kiếm vật chất tối, bắt đầu vào giữa năm 2020. Mỗi nhiệm vụ săn tìm hành tinh, dù từ mặt đất hay trong không gian, đều được dẫn dắt bởi các nhóm các nhà thiên văn học là những chuyên gia tìm kiếm các hành tinh. Họ không chỉ tìm kiếm các hành tinh, mà cuối cùng họ hy vọng sẽ sử dụng kính viễn vọng và tàu vũ trụ để tìm kiếm những hành giống như Trái đất, có thể hỗ trợ sự sống.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker