Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các mô phỏng mới cho thấy Kính viễn vọng Không gian La Mã Nancy Grace của NASA sẽ có thể phát hiện ra vô số hành tinh giả mạo – những thiên thể trôi nổi tự do trôi qua thiên hà của chúng ta mà không bị ràng buộc bởi một ngôi sao.
Các mô phỏng mới cho thấy Kính viễn vọng Không gian La Mã Nancy Grace của NASA sẽ có thể phát hiện ra vô số hành tinh giả mạo – những thiên thể trôi nổi tự do trôi qua thiên hà của chúng ta mà không bị ràng buộc bởi một ngôi sao. Nghiên cứu những thế giới đảo này sẽ giúp chúng ta hiểu thêm về cách các hệ hành tinh hình thành, phát triển và phân tách.
Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra các hành tinh nằm ngoài hệ mặt trời của chúng ta, được gọi là ngoại hành tinh, vào những năm 1990. Chúng ta nhanh chóng đi từ việc chỉ biết về hệ hành tinh của chúng ta để nhận ra rằng các hành tinh có thể đông hơn hàng trăm tỷ ngôi sao trong thiên hà của chúng ta. Giờ đây, một nhóm các nhà khoa học đang tìm cách nâng cao hiểu biết của chúng ta về nhân khẩu học hành tinh bằng cách tìm kiếm các thế giới giả mạo.
“Khi quan điểm của chúng tôi về vũ trụ được mở rộng, chúng tôi nhận ra rằng hệ mặt trời của chúng ta có thể không bình thường”, Samson Johnson, một nghiên cứu sinh tại Đại học Bang Ohio ở Columbus, người đứng đầu nỗ lực nghiên cứu cho biết. “Roman sẽ giúp chúng tôi tìm hiểu thêm về cách chúng tôi phù hợp với sơ đồ vũ trụ của mọi thứ bằng cách nghiên cứu các hành tinh bất hảo.”
Các phát hiện được công bố trên Tạp chí Thiên văn học (Astronomical Journal), tập trung vào khả năng xác định vị trí và đặc điểm của Kính viễn vọng Không gian La Mã đối với các hành tinh bị cô lập. Cho đến nay, các nhà thiên văn mới chỉ khám phá một cách dự kiến một vài thế giới du mục này vì chúng rất khó phát hiện.
Tìm kiếm những người du mục thiên hà
Roman sẽ tìm ra các hành tinh giả mạo bằng cách thực hiện một cuộc khảo sát microlensing lớn. Thấu kính hấp dẫn là một hiệu ứng quan sát xảy ra do sự hiện diện của khối lượng làm cong cấu trúc của không-thời gian. Hiệu ứng cực lớn xung quanh các vật thể rất lớn, như lỗ đen và toàn bộ thiên hà. Ngay cả những hành tinh đơn độc cũng gây ra một mức độ cong vênh có thể phát hiện được, được gọi là microlensing.
Nếu một hành tinh giả mạo thẳng hàng gần với một ngôi sao xa hơn so với vị trí thuận lợi của chúng ta, ánh sáng của ngôi sao sẽ bị bẻ cong khi nó di chuyển qua không-thời gian cong quanh hành tinh. Kết quả là hành tinh này hoạt động giống như một kính lúp tự nhiên, khuếch đại ánh sáng từ ngôi sao nền. Các nhà thiên văn học coi hiệu ứng này giống như sự tăng đột biến độ sáng của ngôi sao khi ngôi sao và hành tinh thẳng hàng. Việc đo lường mức độ thay đổi đột biến theo thời gian cho thấy manh mối về khối lượng của hành tinh giả mạo.
Đồng tác giả Matthew Penny, phó giáo sư vật lý và thiên văn học tại Đại học bang Louisiana ở Baton Rouge, cho biết: “Tín hiệu vi mô từ một hành tinh giả mạo chỉ tồn tại trong khoảng vài giờ đến vài ngày và sau đó biến mất vĩnh viễn. “Điều này khiến chúng khó quan sát từ Trái đất, ngay cả với nhiều kính viễn vọng. Roman là người thay đổi cuộc chơi cho các cuộc tìm kiếm hành tinh giả mạo.”
Microlensing cung cấp cách tốt nhất để tìm kiếm một cách có hệ thống các hành tinh giả mạo – đặc biệt là những hành tinh có khối lượng thấp. Chúng không tỏa sáng như các ngôi sao và thường là những vật thể rất mát, tỏa ra quá ít nhiệt để kính thiên văn hồng ngoại có thể nhìn thấy. Những thế giới mơ hồ này về cơ bản là vô hình, nhưng Roman sẽ khám phá ra chúng một cách gián tiếp nhờ tác động hấp dẫn của chúng đối với ánh sáng của những ngôi sao xa hơn.
Bài học từ những cuộc thiến vũ trụ
Johnson và các đồng tác giả đã chỉ ra rằng Roman sẽ có thể phát hiện ra các hành tinh giả mạo có khối lượng nhỏ như sao Hỏa. Nghiên cứu các hành tinh này sẽ giúp thu hẹp các mô hình cạnh tranh về sự hình thành hành tinh.
Quá trình xây dựng hành tinh có thể hỗn loạn, vì các vật thể nhỏ hơn va chạm với nhau và đôi khi dính vào nhau để tạo thành các thiên thể lớn hơn. Nó tương tự như việc sử dụng một miếng bột nặn để nhặt các mảnh khác. Nhưng đôi khi các vụ va chạm và các cuộc chạm trán gần nhau có thể bạo lực đến mức chúng hất tung một hành tinh ra khỏi lực hấp dẫn của ngôi sao mẹ của nó. Trừ khi nó quản lý để kéo một mặt trăng cùng với nó, thế giới mới mồ côi sẽ phải đi lang thang trong thiên hà một mình.
Các hành tinh giả mạo cũng có thể hình thành tách biệt với các đám mây khí và bụi, tương tự như cách các ngôi sao phát triển. Một đám mây khí và bụi nhỏ có thể sụp đổ để tạo thành một hành tinh trung tâm thay vì một ngôi sao, với các mặt trăng thay vì các hành tinh xung quanh nó.
Roman sẽ thử nghiệm các mô hình tiến hóa và hình thành hành tinh dự đoán số lượng khác nhau của các thế giới biệt lập này. Xác định sự phong phú và khối lượng của các hành tinh giả mạo sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về vật lý thúc đẩy sự hình thành của chúng. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng sứ mệnh sẽ cung cấp số lượng hành tinh giả mạo chính xác hơn ít nhất 10 lần so với các ước tính hiện tại, từ hàng chục tỷ đến hàng nghìn tỷ trong thiên hà của chúng ta. Những ước tính này chủ yếu đến từ các quan sát bằng kính thiên văn trên mặt đất.
Kể từ khi La Mã sẽ quan sát trên bầu khí quyển, gần một triệu dặm từ Trái đất theo hướng ngược với Mặt Trời, nó sẽ mang lại kết quả cao hơn nhiều so vi thấu kính. Ngoài việc cung cấp tầm nhìn sắc nét hơn, góc nhìn của Roman sẽ cho phép nó nhìn chằm chằm vào cùng một vùng trời liên tục trong nhiều tháng tại một thời điểm. Johnson và các đồng nghiệp của ông đã chỉ ra rằng cuộc khảo sát microlensing của Roman sẽ phát hiện hàng trăm hành tinh giả mạo, mặc dù nó sẽ chỉ tìm kiếm một dải tương đối hẹp của thiên hà.
Một phần của nghiên cứu liên quan đến việc xác định cách phân tích dữ liệu tương lai của sứ mệnh để có được một cuộc điều tra dân số chính xác hơn. Các nhà khoa học sẽ có thể ngoại suy từ số lượng hành tinh bất hảo của La Mã để ước tính mức độ phổ biến của những vật thể này trong toàn bộ thiên hà.
Scott Gaudi, giáo sư thiên văn học tại Đại học bang Ohio và là đồng tác giả của bài báo cho biết: “Vũ trụ có thể chứa đầy những hành tinh giả mạo và chúng ta thậm chí không thể biết được điều đó. “Chúng tôi sẽ không bao giờ phát hiện ra nếu không thực hiện một cuộc khảo sát kỹ lưỡng, dựa trên không gian microlensing như Roman sẽ làm.”
Kính viễn vọng Không gian La Mã Nancy Grace được quản lý tại Goddard với sự tham gia của Phòng thí nghiệm Lực đẩy Phản lực của NASA và Caltech / IPAC ở Pasadena, Viện Khoa học quản lý Kính viễn vọng Không gian ở Baltimore và một nhóm khoa học bao gồm các nhà khoa học từ các tổ chức nghiên cứu trên khắp Hoa Kỳ.
Nguồn truyện:
Tài liệu do NASA / Trung tâm bay vũ trụ Goddard cung cấp . Bản gốc do Ashley Balzer viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Đa phương tiện liên quan :
Tham khảo Tạp chí :