Exoplanet kích thước của Sao Thổ quay quanh một ngôi sao ‘lùn ultracool’ mờ nhạt

0
6
Exoplanet kích thước của Sao Thổ quay quanh một ngôi sao ‘lùn ultracool’ mờ nhạt

Một ngoại hành tinh có kích thước của Sao Thổ quay quanh một ngôi sao nhỏ mờ cách đó 35 năm ánh sáng đã được phát hiện sau khi một kính viễn vọng vô tuyến phát hiện một sự chao đảo trong chuyển động của các ngôi sao.

Đây là lần đầu tiên một kính viễn vọng vô tuyến được sử dụng để phát hiện một hành tinh ngoại sử dụng kỹ thuật ‘lắc lư’ – sự chao đảo được gây ra bởi lực hấp dẫn của hành tinh.

Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế do Viện Max Planck dẫn đầu đã sử dụng một mạng lưới ăng ten vô tuyến được liên kết với nhau được gọi là Mảng đường cơ sở rất dài (VLBA).

Ngôi sao được biết đến như một sao lùn ultracool và rất khó phát hiện các hành tinh xung quanh những vật thể rất mờ này – nhưng kỹ thuật mới này có thể được phát hiện nhiều hơn nữa.

Đây là lần đầu tiên một kính viễn vọng vô tuyến được sử dụng để phát hiện một hành tinh ngoại sử dụng kỹ thuật ‘lắc lư’ – sự chao đảo được gây ra bởi lực hấp dẫn của hành tinh

Tác giả nghiên cứu Gisela Ortiz-Leon từ Viện thiên văn vô tuyến Max Planck (MP IfR) cho biết khám phá này có thể thực hiện được nhờ các phép đo chính xác cực cao của vị trí ngôi sao chỉ có thể với mạng kính viễn vọng vô tuyến.

Hành tinh này, được gọi là TVLM 513, có khối lượng tương tự Sao Thổ và quỹ đạo tương tự như Sao Thủy trong Hệ Mặt Trời của chúng ta.

Chỉ một số ít các hành tinh ngoài hệ mặt trời có đặc điểm tương tự TVLM 513 đã được phát hiện cho đến nay xung quanh các ngôi sao nhỏ, mát mẻ do sự mờ nhạt của chúng.

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra hành tinh này bằng cách sử dụng đài phát thanh supersharp ‘tầm nhìn’ của Mảng đường cơ sở rất dài trên toàn lục địa (VLBA).

Đây là phát hiện đầu tiên về một hành tinh ngoại với kính viễn vọng vô tuyến sử dụng một kỹ thuật đòi hỏi các phép đo cực kỳ chính xác về vị trí của một ngôi sao trên bầu trời.

Đây cũng chỉ là lần thứ hai một hành tinh được phát hiện sử dụng kỹ thuật đó cho bất kỳ loại kính viễn vọng nào.

Hành tinh được phát hiện nhờ sự lắc lư trong chuyển động của ngôi sao khi nó hoàn thành quỹ đạo của nó - lực hấp dẫn của hành tinh khiến nó chuyển động nhẹ

Hành tinh được phát hiện nhờ sự lắc lư trong chuyển động của ngôi sao khi nó hoàn thành quỹ đạo của nó – lực hấp dẫn của hành tinh khiến nó chuyển động nhẹ

Kỹ thuật này đã được biết đến từ lâu, nhưng đã được chứng minh là khó sử dụng vì nó liên quan đến việc theo dõi chuyển động thực tế của ngôi sao trong không gian, sau đó phát hiện một ‘rung lắc’ trong chuyển động đó gây ra bởi hiệu ứng hấp dẫn của hành tinh.

Ngôi sao và hành tinh quay quanh một vị trí đại diện cho trung tâm khối lượng cho cả hai kết hợp và hành tinh được tiết lộ gián tiếp nếu vị trí đó – được gọi là barycenter – cách trung tâm của ngôi sao đủ xa để có thể phát hiện được sự rung chuyển của kính viễn vọng.

Kỹ thuật này, được gọi là kỹ thuật chiêm tinh, dự kiến ​​sẽ đặc biệt tốt để phát hiện các hành tinh giống sao Mộc trong quỹ đạo cách xa ngôi sao.

Khi một hành tinh khổng lồ quay quanh một ngôi sao, sự chao đảo được tạo ra thực sự làm tăng thêm hành tinh đó cách xa vật chủ của nó.

Bắt đầu từ tháng 6 năm 2018 và tiếp tục trong một năm rưỡi, các nhà thiên văn học đã theo dõi một ngôi sao có tên TVLM 513 Ném46546, một sao lùn mát mẻ với khối lượng chưa đến một phần mười Mặt trời của chúng ta trong chòm sao Boötes.

Ngoài ra, họ đã sử dụng dữ liệu từ chín lần quan sát VLBA trước đó của ngôi sao trong khoảng thời gian từ tháng 3 năm 2010 đến tháng 8 năm 2011.

KỸ THUẬT ASTROMETRIC: CÁCH TÌM RA NGOÀI

Có một số cách để tìm các hành tinh xung quanh các ngôi sao xa xôi nhưng một cách tương đối chưa được thử nghiệm là kỹ thuật chiêm tinh.

Kỹ thuật này đã được biết đến từ lâu, nhưng đã được chứng minh là khó sử dụng vì nó liên quan đến việc theo dõi chuyển động thực tế của ngôi sao trong không gian.

Các nhà thiên văn học sau đó làm việc để phát hiện một ‘rung lắc’ trong chuyển động đó gây ra bởi hiệu ứng hấp dẫn của hành tinh trên ngôi sao.

Ngôi sao và hành tinh quay quanh một vị trí đại diện cho trung tâm khối lượng cho cả hai kết hợp.

Hành tinh được tiết lộ một cách gián tiếp nếu vị trí đó – được gọi là barycenter – đủ xa trung tâm của ngôi sao để gây ra sự rung chuyển có thể phát hiện được bằng kính viễn vọng.

Đây được cho là phương pháp đặc biệt tốt để phát hiện các hành tinh giống sao Mộc trong quỹ đạo cách xa một ngôi sao.

Khi một hành tinh khổng lồ quay quanh một ngôi sao, sự chao đảo được tạo ra thực sự tăng lên khi nó cách xa ngôi sao chủ của nó.

Phân tích mở rộng dữ liệu từ các khoảng thời gian đó cho thấy sự chao đảo trong chuyển động của ngôi sao cho thấy sự hiện diện của một hành tinh có thể so sánh về khối lượng với Sao Thổ, cứ sau 221 ngày lại quay quanh ngôi sao.

Hành tinh này gần với ngôi sao hơn Sao Thủy so với Mặt trời.

Những ngôi sao nhỏ, mát mẻ như TVLM 513 Ném46546 là loại sao nhiều nhất trong Dải Ngân hà của chúng ta và nhiều trong số chúng đã được tìm thấy có các hành tinh nhỏ hơn, có thể so sánh với Trái đất và Sao Hỏa.

‘Các hành tinh khổng lồ, như Sao Mộc và Sao Thổ, dự kiến ​​sẽ hiếm gặp xung quanh các ngôi sao nhỏ như thế này và kỹ thuật chiêm tinh tốt nhất là tìm thấy các hành tinh giống Sao Mộc trong quỹ đạo rộng, vì vậy chúng tôi rất ngạc nhiên khi tìm thấy khối lượng thấp hơn, giống như Sao Thổ hành tinh trên một quỹ đạo tương đối nhỏ gọn, ‘theo Salvador Curiel từ Đại học Mexico.

“Phát hiện các chuyển động quỹ đạo của người bạn đồng hành hành tinh phụ Jupiter này trong quỹ đạo nhỏ gọn như vậy là một thách thức lớn”, ông nói thêm.

Hơn 4.300 hành tinh đã được phát hiện quay quanh các ngôi sao khác ngoài Mặt trời, nhưng hành tinh xung quanh TVLM 513 Ném46546 chỉ là thứ hai được tìm thấy bằng kỹ thuật chiêm tinh.

Một phương pháp khác, rất thành công, được gọi là kỹ thuật vận tốc hướng tâm, cũng dựa vào hiệu ứng hấp dẫn của hành tinh trên ngôi sao.

Kỹ thuật đó phát hiện sự tăng tốc nhẹ của ngôi sao, về phía hoặc ra khỏi Trái đất, gây ra bởi chuyển động của ngôi sao xung quanh barycenter.

“Phương pháp của chúng tôi bổ sung cho phương pháp vận tốc hướng tâm nhạy hơn với các hành tinh quay quanh quỹ đạo gần, trong khi phương pháp của chúng tôi nhạy cảm hơn với các hành tinh lớn trên quỹ đạo cách xa ngôi sao”, Ortiz-Leon nói.

‘Thật vậy, những kỹ thuật khác này chỉ tìm thấy một vài hành tinh có các đặc điểm như khối lượng hành tinh, kích thước quỹ đạo và khối lượng sao chủ, tương tự như hành tinh chúng ta tìm thấy.

Phân tích mở rộng dữ liệu từ các khoảng thời gian đó cho thấy sự chao đảo trong chuyển động của ngôi sao cho thấy sự hiện diện của một hành tinh có khối lượng tương đương với Sao Thổ, quay quanh ngôi sao một lần trong 221 ngày

Phân tích mở rộng dữ liệu từ các khoảng thời gian đó cho thấy sự chao đảo trong chuyển động của ngôi sao cho thấy sự hiện diện của một hành tinh có khối lượng tương đương với Sao Thổ, quay quanh ngôi sao một lần sau mỗi 221 ngày

‘Chúng tôi tin rằng VLBA và kỹ thuật chiêm tinh nói chung, có thể tiết lộ nhiều hành tinh tương tự hơn.’

Một kỹ thuật thứ ba, được gọi là phương pháp vận chuyển, cũng rất thành công, phát hiện sự giảm nhẹ của ánh sáng của ngôi sao khi một hành tinh đi qua phía trước nó, khi nhìn từ Trái đất.

Phương pháp đo thiên văn đã thành công trong việc phát hiện các hệ sao nhị phân gần đó và được công nhận sớm nhất là vào Thế kỷ 19 như một phương tiện tiềm năng để khám phá các hành tinh ngoài hệ mặt trời.

Trong những năm qua, một số khám phá như vậy đã được công bố, sau đó không thể tồn tại được xem xét kỹ lưỡng hơn nữa.

Khó khăn là do sự rung lắc của sao được tạo ra bởi một hành tinh quá nhỏ khi nhìn từ Trái đất, nó đòi hỏi độ chính xác phi thường trong các phép đo.

‘VLBA, với anten cách nhau càng nhiều càng 5.000 dặm, cung cấp cho chúng với sức mạnh giải quyết tuyệt vời và độ chính xác rất cao cần thiết cho phát hiện này, cho biết Amy Mioduszewski, của Đài thiên văn vô tuyến thiên văn quốc gia.

‘Ngoài ra, những cải tiến đã được thực hiện đối với độ nhạy của VLBA đã cho chúng tôi chất lượng dữ liệu giúp chúng tôi có thể thực hiện công việc này ngay bây giờ’, cô nói thêm.

Kết quả được công bố trong số hiện tại của Tạp chí thiên văn.

Các nhà khoa học nghiên cứu bầu khí quyển của các ngoại hành tinh xa xôi bằng cách sử dụng các vệ tinh không gian khổng lồ như Hubble

Những ngôi sao xa xôi và các hành tinh quay quanh chúng thường có điều kiện không giống bất cứ thứ gì chúng ta thấy trong bầu khí quyển của chúng ta.

Để hiểu được thế giới mới này và những gì chúng được tạo ra, các nhà khoa học cần có khả năng phát hiện ra bầu khí quyển của chúng bao gồm những gì.

Họ thường làm điều này bằng cách sử dụng kính viễn vọng tương tự Kính viễn vọng Hubble của Nasa.

Những vệ tinh khổng lồ này quét bầu trời và khóa các ngoại hành tinh mà Nasa nghĩ có thể được quan tâm.

Ở đây, các cảm biến trên tàu thực hiện các hình thức phân tích khác nhau.

Một trong những điều quan trọng và hữu ích nhất được gọi là quang phổ hấp thụ.

Hình thức phân tích này đo ánh sáng phát ra từ bầu khí quyển của một hành tinh.

Mỗi khí hấp thụ một bước sóng ánh sáng hơi khác nhau, và khi điều này xảy ra, một vạch đen xuất hiện trên một quang phổ hoàn chỉnh.

Những dòng này tương ứng với một phân tử rất đặc biệt, cho thấy sự hiện diện của nó trên hành tinh.

Chúng thường được gọi là dòng Fraunhofer theo tên nhà thiên văn học và vật lý học người Đức lần đầu tiên phát hiện ra chúng vào năm 1814.

Bằng cách kết hợp tất cả các bước sóng ánh sáng khác nhau, các nhà khoa học có thể xác định tất cả các hóa chất tạo nên bầu khí quyển của một hành tinh.

Điều quan trọng là những gì còn thiếu, cung cấp manh mối để tìm hiểu những gì hiện tại.

Điều cực kỳ quan trọng là điều này được thực hiện bằng kính viễn vọng không gian, vì bầu khí quyển của Trái đất sau đó sẽ can thiệp.

Sự hấp thụ từ các hóa chất trong khí quyển của chúng ta sẽ làm lệch mẫu, đó là lý do tại sao điều quan trọng là phải nghiên cứu ánh sáng trước khi nó có cơ hội đến Trái đất.

Điều này thường được sử dụng để tìm kiếm helium, natri và thậm chí oxy trong khí quyển ngoài hành tinh.

Sơ đồ này cho thấy ánh sáng truyền từ một ngôi sao và xuyên qua bầu khí quyển của một hành tinh ngoại tạo ra các đường Fraunhofer cho thấy sự hiện diện của các hợp chất chính như natri hoặc helium

Sơ đồ này cho thấy ánh sáng truyền từ một ngôi sao và xuyên qua bầu khí quyển của một hành tinh ngoại tạo ra các đường Fraunhofer cho thấy sự hiện diện của các hợp chất chính như natri hoặc helium



Nguồn DailyMail

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây