Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Vệ tinh Khảo sát Exoplanet của NASA (TESS) đã phát hiện hành tinh có kích thước Trái đất đầu tiên của nó trong vùng có thể ở được của ngôi sao, phạm vi khoảng cách mà các điều kiện có thể phù hợp để cho phép sự hiện diện của nước lỏng trên bề mặt.
Vệ tinh Khảo sát Exoplanet của NASA (TESS) đã phát hiện hành tinh có kích thước Trái đất đầu tiên của nó trong vùng có thể ở được của ngôi sao, phạm vi khoảng cách mà các điều kiện có thể phù hợp để cho phép sự hiện diện của nước lỏng trên bề mặt. Các nhà khoa học đã xác nhận phát hiện này được gọi là TOI 700 d, sử dụng Kính thiên văn vũ trụ Spitzer của NASA và đã mô hình hóa các môi trường tiềm năng của hành tinh để giúp thông báo các quan sát trong tương lai.
TOI 700 d là một trong số ít các hành tinh có kích thước Trái đất được phát hiện trong khu vực có thể ở của một ngôi sao cho đến nay. Những hành tinh khác bao gồm một số hành tinh trong hệ thống TRAPPIST-1 và các thế giới khác được phát hiện bởi Kính viễn vọng Không gian Kepler của NASA.
Paul Hertz, giám đốc bộ phận vật lý thiên văn tại Trụ sở NASA ở Washington, cho biết: “TESS được thiết kế và phóng đặc biệt để tìm các hành tinh có kích thước Trái đất quay quanh các ngôi sao gần đó. Các hành tinh xung quanh các ngôi sao gần đó dễ theo dõi nhất với các kính viễn vọng lớn hơn trong không gian và trên Trái đất. Khám phá TOI 700 d là một phát hiện khoa học quan trọng đối với TESS. kết thúc hoạt động khoa học vào tháng 1 này. “
TESS giám sát các dải lớn của bầu trời được gọi là các ngành trong 27 ngày tại một thời điểm. Cái nhìn dài này cho phép vệ tinh theo dõi những thay đổi về độ sáng của sao gây ra bởi một hành tinh quay quanh phía trước ngôi sao của nó từ góc nhìn của chúng ta, một sự kiện được gọi là quá cảnh.
TOI 700 là một ngôi sao lùn M nhỏ, mát mẻ nằm cách chòm sao phía nam Dorado hơn 100 năm ánh sáng. Đó là khoảng 40% khối lượng và kích thước của Mặt trời và khoảng một nửa nhiệt độ bề mặt của nó. Ngôi sao xuất hiện ở 11 trong số 13 khu vực mà TESS quan sát được trong năm đầu tiên của nhiệm vụ và các nhà khoa học đã bắt được nhiều hành trình của ba hành tinh.
Ngôi sao ban đầu được phân loại sai trong cơ sở dữ liệu TESS giống với Mặt trời của chúng ta hơn, điều đó có nghĩa là các hành tinh có vẻ lớn hơn và nóng hơn so với thực tế. Một số nhà nghiên cứu bao gồm Alton Spencer, một học sinh trung học làm việc với các thành viên của nhóm TESS đã xác định lỗi.
Emily Gilbert, một sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Chicago, cho biết: “Khi chúng tôi sửa các thông số của ngôi sao, kích thước của các hành tinh của nó giảm xuống và chúng tôi nhận ra cái ngoài cùng có kích thước bằng Trái đất và trong vùng có thể ở được. Ngoài ra trong 11 tháng dữ liệu, chúng tôi không thấy sao phát sáng từ ngôi sao, điều này giúp cải thiện cơ hội TOI 700 d có thể ở được và giúp dễ dàng mô hình hóa các điều kiện khí quyển và bề mặt của nó.”
Gilbert và các nhà nghiên cứu khác đã trình bày những phát hiện tại cuộc họp lần thứ 235 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ, và ba bài báo – một trong số đó do Gilbert dẫn đầu – đã được gửi tới các tạp chí khoa học.
Hành tinh trong cùng được gọi là TOI 700 b, có kích thước gần như chính xác Trái đất có lẽ là đá và hoàn thành quỹ đạo cứ sau 10 ngày. Hành tinh giữa, TOI 700 c, lớn hơn Trái đất 2,6 lần – giữa kích thước của Trái đất và Hải vương tinh – quỹ đạo cứ sau 16 ngày và có khả năng là một thế giới thống trị khí. TOI 700 d, hành tinh ngoài cùng được biết đến trong hệ thống và là hành tinh duy nhất trong vùng có thể ở được có kích thước lớn hơn Trái đất 20%, quay quanh cứ sau 37 ngày và nhận được từ ngôi sao 86% năng lượng mà Mặt trời cung cấp cho Trái đất. Tất cả các hành tinh được cho là bị khóa chặt vào ngôi sao của chúng, điều đó có nghĩa là chúng quay một lần trên mỗi quỹ đạo để một bên liên tục được tắm trong ánh sáng ban ngày.
Một nhóm các nhà khoa học dẫn đầu bởi Joseph Rodriguez, một nhà thiên văn học tại Trung tâm Vật lý thiên văn | Harvard & Smithsonian ở Cambridge, Massachusetts, đã yêu cầu quan sát tiếp theo với Spitzer để xác nhận TOI 700 d.
Với tác động của khám phá này – hành tinh có kích thước Trái đất có thể ở được đầu tiên của TESS – các nhà khoa học thực sự muốn sự hiểu biết của họ về hệ thống này càng cụ thể càng tốt. Spitzer đã thấy TOI 700 d quá cảnh chính xác khi nhóm nghiên cứu mong đợi. Đó là một bổ sung tuyệt vời cho di sản của một sứ mệnh giúp xác nhận hai trong số các hành tinh TRAPPIST-1 và xác định thêm năm hành tinh nữa.
Dữ liệu của Spitzer làm tăng sự tin tưởng của các nhà khoa học rằng TOI 700 d là một hành tinh thực sự và làm sắc nét các phép đo của họ về thời kỳ quỹ đạo của nó bằng 56% và kích thước của nó bằng 38%. Nó cũng loại trừ các nguyên nhân vật lý thiên văn có thể khác của tín hiệu quá cảnh, chẳng hạn như sự hiện diện của một ngôi sao đồng hành nhỏ hơn, mờ hơn trong hệ thống.
Rodriguez và các đồng nghiệp của ông cũng đã sử dụng các quan sát tiếp theo từ kính viễn vọng trên mặt đất 1 mét trong mạng lưới Đài quan sát Las Cumbres toàn cầu để cải thiện niềm tin của các nhà khoa học về thời kỳ quỹ đạo và kích thước của TOI 700 c lần lượt là 30% và 36%.
Do TOI 700 sáng ở gần và không có dấu hiệu của pháo sáng sao nên hệ thống này là ứng cử viên chính cho các phép đo khối lượng chính xác của các đài quan sát trên mặt đất hiện tại. Các phép đo này có thể xác nhận ước tính của các nhà khoa học rằng các hành tinh bên trong và bên ngoài là đá và hành tinh giữa được tạo thành từ khí.
Các nhiệm vụ trong tương lai có thể xác định liệu các hành tinh có khí quyển hay không, và nếu vậy, thậm chí xác định thành phần của chúng.
Mặc dù các điều kiện chính xác trên TOI 700 d vẫn chưa được biết, các nhà khoa học có thể sử dụng thông tin hiện tại như kích thước của hành tinh và loại ngôi sao mà nó quay quanh để tạo ra các mô hình máy tính và đưa ra dự đoán. Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland đã mô hình hóa 20 môi trường tiềm năng của TOI 700 d để đánh giá xem có phiên bản nào dẫn đến nhiệt độ bề mặt và áp suất phù hợp với môi trường sống hay không.
Các mô hình khí hậu 3D của họ đã kiểm tra nhiều loại bề mặt và thành phần khí quyển thường liên quan đến những gì các nhà khoa học coi là thế giới có thể ở được. Do TOI 700 d bị khóa chặt với ngôi sao của nó nên sự hình thành đám mây và mô hình gió của hành tinh có thể khác biệt đáng kể so với Trái đất.
Một mô phỏng bao gồm TOI 700 d được bao phủ bởi đại dương với bầu không khí dày đặc, chứa carbon dioxide, tương tự như những gì các nhà khoa học nghi ngờ bao quanh Sao Hỏa khi còn trẻ. Bầu không khí mô hình chứa một lớp mây sâu ở phía đối diện với ngôi sao. Một mô hình khác mô tả TOI 700 d là một phiên bản hoàn toàn không có mây trên Trái đất hiện đại, nơi gió thổi từ phía đêm của hành tinh và hội tụ vào điểm trực tiếp đối diện với ngôi sao.
Khi ánh sáng sao đi qua bầu khí quyển của một hành tinh, nó tương tác với các phân tử như carbon dioxide và nitơ để tạo ra các tín hiệu riêng biệt được gọi là các vạch quang phổ. Nhóm người mẫu dẫn đầu bởi Gabrielle Englemann-Suissa, Hiệp hội Nghiên cứu Vũ trụ Đại học thăm trợ lý nghiên cứu tại Goddard, đã tạo ra quang phổ mô phỏng cho 20 phiên bản mô hình của TOI 700 d.
Một ngày nào đó khi chúng ta có quang phổ thực từ TOI 700 d, chúng ta có thể quay lại, ghép chúng với phổ mô phỏng gần nhất và sau đó khớp với mô hình đó. Thật thú vị bởi vì bất kể những gì chúng ta tìm hiểu về hành tinh này, nó sẽ trông hoàn toàn khác với những gì chúng ta có ở đây trên Trái đất.
TESS là một nhiệm vụ thám hiểm vật lý thiên văn của NASA do MIT lãnh đạo và điều hành tại Cambridge, Massachusetts và được quản lý bởi Trung tâm bay không gian Goddard của NASA. Các đối tác khác bao gồm Northrop Grumman, có trụ sở tại Thác Church, Virginia; Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA tại Thung lũng Silicon của California; Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian ở Cambridge, Massachusetts; Phòng thí nghiệm Lincoln của MIT; và Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian ở Baltimore. Hơn một chục trường đại học, viện nghiên cứu và đài quan sát trên toàn thế giới là những người tham gia sứ mệnh.
Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực ở Pasadena, California, quản lý sứ mệnh Kính viễn vọng Không gian Spitzer cho Ban Giám đốc Sứ mệnh Khoa học của NASA tại Washington. Hoạt động khoa học được tiến hành tại Trung tâm Khoa học Spitzer tại Caltech ở Pasadena. Hoạt động không gian có trụ sở tại Lockheed Martin Space ở Littleton, Colorado. Dữ liệu được lưu trữ tại Lưu trữ Khoa học Hồng ngoại được lưu trữ tại IPAC tại Caltech. Caltech quản lý JPL cho NASA.
Công việc mô hình hóa được tài trợ thông qua Cộng tác môi trường Exoplanet của người bán tại Goddard, một sự hợp tác đa ngành, tập hợp các chuyên gia để xây dựng các mô hình máy tính toàn diện và tinh vi để phân tích tốt hơn các quan sát ngoại hành tinh hiện tại và tương lai.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Phòng thí nghiệm sức đẩy của NASA / Jet . Bản gốc được viết bởi Jeanette Kazmierczak, Trung tâm bay không gian Goddard của NASA, Greenbelt, Md .. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.