Phát hiện hành tinh giống Trái Đất ở gần chúng ta nhất
Các nhà thiên văn vừa phát hiện một ngoại hành tinh có kích thước tương đương Trái Đất quay quanh ngôi sao Proxima Centauri – cách chúng ta chỉ 4,2 năm ánh sáng. Điều thú vị hơn, hành tinh Proxima b vừa được phát hiện có quỹ đạo trong vùng sinh sống được, nghĩa là khoảng cách của nó đến ngôi sao chủ vừa đủ để tồn tại nước lỏng.
Ngoại hành tinh Proxima b vừa được phát hiện chuyển động quanh ngôi sao chủ của nó ở khoảng cách gần hơn khoảng cách giữa Sao Thủy tới Mặt Trời. Nhưng vì ngôi sao chủ Proxima Centauri mờ nhạt hơn Mặt Trời nhiều lần, nên khoảng cách này khiến hành tinh nằm trong vùng có khả năng tồn tại nước lỏng.
Mặc dù có khả năng tồn tại nước lỏng, nhưng điều kiện trên hành tinh này rất khắc nghiệt. Nó phải chịu sự ảnh hưởng nặng nề từ ngôi sao chủ, các tia tử ngoại (UV) và tia X từ sao chủ mãnh liệt hơn nhiều so với những gì Trái Đất nhận được từ Mặt Trời.
Nước lỏng trên Proxima b có lẽ chỉ tồn tai ở nửa bán cầu hướng về ngôi sao chủ hoặc ở vành đai nhiệt đới. Sự tự quay của Proxima b và bức xạ mạnh mẽ từ ngôi sao chủ cùng lịch sử hình thành hành tinh, khiến khí hậu của nó sẽ khác nhiều với Trái Đất và nhiều khả năng sẽ không có các mùa.
Quá trình phát hiện Proxima b
Các nhà thiên văn ở Đài Quan sát tại Bán cầu nam của Châu Âu (ESO) đã thăm dò các hành tinh xung quanh ngôi sao Proxima Centauri trong suốt hơn 15 năm, sử dụng các công cụ chuyên dụng để quan sát qua bước sóng cực tím tại các đài quan sát tại Chile.
Trong nửa năm đầu 2016, các nhà thiên văn thường xuyên quan sát sao Proxima Centauri qua các máy quang phổ HARPS đặt trên kính viễn vọng đường kính 3,6 mét của ESO tại La Silla, Chile và sử dụng kết quả quan sát từ khắp nơi trên thế giới.
Chương trình quan sát này được ESO gọi là Pale Red Dot, và mời gọi cộng đồng tham gia. Một nhóm các nhà khoa học dẫn đầu bởi Guillem Anglada-Escudé tại Đại học Queen Mary ở London, đã chú ý quan sát vào những dao động cực nhỏ của ngôi sao vì cho rằng có thể lực hấp dẫn của một hành tinh đã gây ra điều này.
“Các ý tưởng đầu tiên về một hành tinh được bắt đầu vào năm 2013, nhưng vào lúc đó thì việc này không thuyết phục lắm. Kể từ đó, chúng tôi đã làm việc thật nhiều để có được những quan sát tốt hơn cùng sự hỗ trợ của ESO và cộng đồng. Chương trình này được lên kế hoạch trong hai năm,” Guillem Anglada-Escudé cho biết.
Chương trình Pale Red Dot được nhóm nghiên cứu thực hiện quan sát vào mỗi đêm, từ 19/1 đến 31/3 năm 2016. Khi kết hợp dữ liệu của chương trình với các số liệu trước đó của ESO, những dấu hiệu ban đầu dần được hé lộ. Có những lúc Proxima Centauri di chuyển về hướng Trái Đất khoảng 5 cây số mỗi giờ – tương đương vận tốc người đi bộ, cũng có những lúc nó rời xa với cùng tốc độ đó.
Sự thay đổi tốc độ xuyên tâm này lặp lại theo chu kỳ 11,2 ngày. Phân tích số liệu của sự thay đổi qua dịch chuyển Doppler, cho thấy rằng có sự tồn tại của một hành tinh với khối lượng tối thiểu bằng 1,3 lần khối lượng Trái Đất và cách ngôi sao Proxima Centauri khoảng 7 triệu km (bằng 5% khoảng cách Trái Đất-Mặt Trời).
Các ngôi sao lùn đỏ như Proxima Centauri là những ngôi sao còn hoạt động khá tích cực, chúng sẽ dao động dựa vào sự tương tác với các hành tinh gần đó. Để loại trừ khả năng này, chương trình cũng sử dụng kính viễn vọng ASH2 tại Đài Quan sát San Pedro de Atacama ở Chile và mạng lưới kính thiên văn của Đài Quan sát Las Cumbres. Tốc độ xuyên tâm có được là do sự bùng cháy của ngôi sao, thay vì do sự chuyển động của hành tinh.
Tìm kiếm sự sống trên Proxima b
Khi quan sát từ Trái Đất, Proxima b không chuyển động vượt qua (transit) ngôi sao chủ. Điều này gây khó khăn trong việc nghiên cứu ngoại hành tinh, vì các nhà thiên văn thường nghiên cứu về khí quyển của ngoại hành tinh khi chúng chuyển động vượt qua ngôi sao chủ.
Phương pháp này sẽ được Kính Viễn vọng Không gian James Webb trị giá 8,8 tỷ Mỹ kim của NASA sử dụng để tìm hiểu về khí quyển của các ngoại hành tinh. Dự kiến kính sẽ được bắt đầu quan sát vào cuối năm 2018.
Dù không chuyển động vượt qua sao chủ, nhưng vì Proxima b ở rất gần với chúng ta, nên các nhà thiên văn có thể sẽ sớm có được hình ảnh trực tiếp của nó. Chúng ta có thể tách biệt hành tinh khỏi sao chủ của nó bằng việc sử dụng một kính viễn vọng có khẩu độ 3,5 mét được trang bị thiết bị chặn phần ánh sáng chói của sao chủ. (Khẩu độ của Kính Viễn vọng Không gian Hubble là 2,4 mét).
Trong tương lai với những công nghệ mới, chúng ta sẽ biết được chi tiết hơn về khí quyển, có được những hình ảnh rõ nét và bất cứ điều gì bạn muốn về ngoại hành tinh này.
Một chuyến du hành tới Proxima b?
Proxima b cũng là một mục tiêu cho những chuyến thám hiểm không gian trong tương lai của con người. Vào tháng 4 vừa rồi, các nhà khoa học đã công bố dự án Breakthrough Starshot trị giá 100 triệu Mỹ kim với mục đích phát triển những tàu vũ trụ siêu nhỏ có thể đạt được tốc độ 20% so với tốc độ ánh sáng bằng cách sử dụng những tia laser mạnh mẽ. [Đọc bài viết]
Nhóm khoa học gia của Breakthrough Starshot cho biết, việc đi tới hành tinh này bằng cách sử dụng công nghệ của họ sẽ rút ngắn thời gian di chuyển từ hàng ngàn năm xuống còn hai thập kỷ. Trong vài thập kỷ tới, họ sẽ làm việc thường xuyên hơn với ESO để có được nhiều thông tin hơn về hành tinh mới này cũng như các hành tinh khác được khám phá trong tương lai, và hy vọng sẽ ra mắt được tàu vũ trụ siêu nhỏ đầu tiên du hành tới chúng.
Cách Mặt Trời chỉ 4,2 năm ánh sáng, sao Proxima Centauri là ngôi sao gần hệ Mặt Trời nhất. Ngôi sao này thuộc chòm sao Centaurus (Nhân Mã), nó khá mờ nhạt trên bầu trời để có thể quan sát được bằng mắt thường, nó nằm gần cặp sao sáng hơn là Alpha Centauri AB.
 |
| Hình ảnh đồ họa cho thấy góc nhìn từ bề mặt hành tinh Proxima b nhìn về ngôi sao lùn Proxima Centauri – ngôi sao gần hệ Mặt Trời nhất. Cũng có thể thấy trong hình, gần sao Proxima Centauri là hệ sao đôi Alpha Centauri AB. Hình ảnh: ESO/M. Kornmesser. |
Ngoại hành tinh Proxima b vừa được phát hiện chuyển động quanh ngôi sao chủ của nó ở khoảng cách gần hơn khoảng cách giữa Sao Thủy tới Mặt Trời. Nhưng vì ngôi sao chủ Proxima Centauri mờ nhạt hơn Mặt Trời nhiều lần, nên khoảng cách này khiến hành tinh nằm trong vùng có khả năng tồn tại nước lỏng.
Mặc dù có khả năng tồn tại nước lỏng, nhưng điều kiện trên hành tinh này rất khắc nghiệt. Nó phải chịu sự ảnh hưởng nặng nề từ ngôi sao chủ, các tia tử ngoại (UV) và tia X từ sao chủ mãnh liệt hơn nhiều so với những gì Trái Đất nhận được từ Mặt Trời.
Nước lỏng trên Proxima b có lẽ chỉ tồn tai ở nửa bán cầu hướng về ngôi sao chủ hoặc ở vành đai nhiệt đới. Sự tự quay của Proxima b và bức xạ mạnh mẽ từ ngôi sao chủ cùng lịch sử hình thành hành tinh, khiến khí hậu của nó sẽ khác nhiều với Trái Đất và nhiều khả năng sẽ không có các mùa.
 |
| So sánh tương quan giữa quỹ đạo của Proxima b trong hệ Proxima Centauri và Sao Thủy trong hệ Mặt Trời. Khi hành tinh nằm trong vùng có khả năng tồn tại sự sống, nó sẽ có thể tồn tại nước lỏng. Hình ảnh: ESO/M. Kornmesser/G. Coleman. |
Quá trình phát hiện Proxima b
Các nhà thiên văn ở Đài Quan sát tại Bán cầu nam của Châu Âu (ESO) đã thăm dò các hành tinh xung quanh ngôi sao Proxima Centauri trong suốt hơn 15 năm, sử dụng các công cụ chuyên dụng để quan sát qua bước sóng cực tím tại các đài quan sát tại Chile.
Trong nửa năm đầu 2016, các nhà thiên văn thường xuyên quan sát sao Proxima Centauri qua các máy quang phổ HARPS đặt trên kính viễn vọng đường kính 3,6 mét của ESO tại La Silla, Chile và sử dụng kết quả quan sát từ khắp nơi trên thế giới.
Chương trình quan sát này được ESO gọi là Pale Red Dot, và mời gọi cộng đồng tham gia. Một nhóm các nhà khoa học dẫn đầu bởi Guillem Anglada-Escudé tại Đại học Queen Mary ở London, đã chú ý quan sát vào những dao động cực nhỏ của ngôi sao vì cho rằng có thể lực hấp dẫn của một hành tinh đã gây ra điều này.
 |
| Hình ảnh đồ họa cho thấy hành tinh Proxima b đang trong quỹ đạo quay quanh ngôi sao lùn Proxima Centauri – ngôi sao gần hệ Mặt Trời nhất. Cũng có thể thấy trong hình, gần sao Proxima Centauri là hệ sao đôi Alpha Centauri AB. Hình ảnh: ESO/M. Kornmesser. |
“Các ý tưởng đầu tiên về một hành tinh được bắt đầu vào năm 2013, nhưng vào lúc đó thì việc này không thuyết phục lắm. Kể từ đó, chúng tôi đã làm việc thật nhiều để có được những quan sát tốt hơn cùng sự hỗ trợ của ESO và cộng đồng. Chương trình này được lên kế hoạch trong hai năm,” Guillem Anglada-Escudé cho biết.
Chương trình Pale Red Dot được nhóm nghiên cứu thực hiện quan sát vào mỗi đêm, từ 19/1 đến 31/3 năm 2016. Khi kết hợp dữ liệu của chương trình với các số liệu trước đó của ESO, những dấu hiệu ban đầu dần được hé lộ. Có những lúc Proxima Centauri di chuyển về hướng Trái Đất khoảng 5 cây số mỗi giờ – tương đương vận tốc người đi bộ, cũng có những lúc nó rời xa với cùng tốc độ đó.
Sự thay đổi tốc độ xuyên tâm này lặp lại theo chu kỳ 11,2 ngày. Phân tích số liệu của sự thay đổi qua dịch chuyển Doppler, cho thấy rằng có sự tồn tại của một hành tinh với khối lượng tối thiểu bằng 1,3 lần khối lượng Trái Đất và cách ngôi sao Proxima Centauri khoảng 7 triệu km (bằng 5% khoảng cách Trái Đất-Mặt Trời).
Các ngôi sao lùn đỏ như Proxima Centauri là những ngôi sao còn hoạt động khá tích cực, chúng sẽ dao động dựa vào sự tương tác với các hành tinh gần đó. Để loại trừ khả năng này, chương trình cũng sử dụng kính viễn vọng ASH2 tại Đài Quan sát San Pedro de Atacama ở Chile và mạng lưới kính thiên văn của Đài Quan sát Las Cumbres. Tốc độ xuyên tâm có được là do sự bùng cháy của ngôi sao, thay vì do sự chuyển động của hành tinh.
Tìm kiếm sự sống trên Proxima b
Khi quan sát từ Trái Đất, Proxima b không chuyển động vượt qua (transit) ngôi sao chủ. Điều này gây khó khăn trong việc nghiên cứu ngoại hành tinh, vì các nhà thiên văn thường nghiên cứu về khí quyển của ngoại hành tinh khi chúng chuyển động vượt qua ngôi sao chủ.
Phương pháp này sẽ được Kính Viễn vọng Không gian James Webb trị giá 8,8 tỷ Mỹ kim của NASA sử dụng để tìm hiểu về khí quyển của các ngoại hành tinh. Dự kiến kính sẽ được bắt đầu quan sát vào cuối năm 2018.
 |
| Hình ảnh một vùng trời trong chòm sao Centaurus (Nhân Mã). Hệ sao đôi Alpha Centauri AB đang tỏa sáng bên trên, trong khi ngôi sao lùn Proxima Centauri đang tỏa sáng mờ nhạt bên dưới. Quầng ánh sáng màu xanh lam xung quanh Alpha Centauri AB là màu sắc đã được chỉnh sửa, trong thực tế nó có màu vàng nhạt như Mặt Trời của chúng ta. Hình ảnh: Digitized Sky Survey 2, Davide De Martin/Mahdi Zamani. |
Dù không chuyển động vượt qua sao chủ, nhưng vì Proxima b ở rất gần với chúng ta, nên các nhà thiên văn có thể sẽ sớm có được hình ảnh trực tiếp của nó. Chúng ta có thể tách biệt hành tinh khỏi sao chủ của nó bằng việc sử dụng một kính viễn vọng có khẩu độ 3,5 mét được trang bị thiết bị chặn phần ánh sáng chói của sao chủ. (Khẩu độ của Kính Viễn vọng Không gian Hubble là 2,4 mét).
Trong tương lai với những công nghệ mới, chúng ta sẽ biết được chi tiết hơn về khí quyển, có được những hình ảnh rõ nét và bất cứ điều gì bạn muốn về ngoại hành tinh này.
Một chuyến du hành tới Proxima b?
Proxima b cũng là một mục tiêu cho những chuyến thám hiểm không gian trong tương lai của con người. Vào tháng 4 vừa rồi, các nhà khoa học đã công bố dự án Breakthrough Starshot trị giá 100 triệu Mỹ kim với mục đích phát triển những tàu vũ trụ siêu nhỏ có thể đạt được tốc độ 20% so với tốc độ ánh sáng bằng cách sử dụng những tia laser mạnh mẽ. [Đọc bài viết]
Nhóm khoa học gia của Breakthrough Starshot cho biết, việc đi tới hành tinh này bằng cách sử dụng công nghệ của họ sẽ rút ngắn thời gian di chuyển từ hàng ngàn năm xuống còn hai thập kỷ. Trong vài thập kỷ tới, họ sẽ làm việc thường xuyên hơn với ESO để có được nhiều thông tin hơn về hành tinh mới này cũng như các hành tinh khác được khám phá trong tương lai, và hy vọng sẽ ra mắt được tàu vũ trụ siêu nhỏ đầu tiên du hành tới chúng.
Cách Mặt Trời chỉ 4,2 năm ánh sáng, sao Proxima Centauri là ngôi sao gần hệ Mặt Trời nhất. Ngôi sao này thuộc chòm sao Centaurus (Nhân Mã), nó khá mờ nhạt trên bầu trời để có thể quan sát được bằng mắt thường, nó nằm gần cặp sao sáng hơn là Alpha Centauri AB.
Theo ESO, Space
