Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một phương pháp mới để săn các hành tinh nhỏ đã phát hiện ra hơn một trăm thế giới nhỏ bé và xa xôi. Kỹ thuật tiểu thuyết này thậm chí có thể giúp giải quyết bí ẩn của Hành tinh Nine.
Các nhà thiên văn học đã phát hiện 139 hành tinh nhỏ mới quay quanh Mặt trời ngoài Sao Hải Vương bằng cách tìm kiếm thông qua dữ liệu từ Khảo sát Năng lượng Tối. Phương pháp mới để phát hiện ra các thế giới nhỏ dự kiến sẽ tiết lộ nhiều ngàn vật thể ở xa trong những năm tới – có nghĩa là hàng trăm hành tinh nhỏ đầu tiên này có thể chỉ là phần nổi của tảng băng chìm.
Tập hợp lại, các vật thể ở xa mới cũng như những vật sắp tới có thể giải quyết một trong những câu hỏi hấp dẫn nhất của thiên văn học hiện đại: Có một thế giới rộng lớn và bí ẩn tên là Hành tinh Nine ẩn nấp ở ngoại ô hệ mặt trời của chúng ta hay không?
Bí ẩn ngoài sao Hải Vương
Sao Hải Vương quay quanh Mặt trời ở khoảng cách khoảng 30 đơn vị thiên văn (AU; trong đó 1 AU là khoảng cách Trái đất-Mặt trời). Vượt ra ngoài sao Hải Vương là Vành đai Kuiper – một dải các vật thể đá, đông lạnh (bao gồm cả Sao Diêm Vương) chứa khối lượng lớn gấp hàng chục đến hàng trăm lần so với vành đai tiểu hành tinh. Cả trong Vành đai Kuiper và đi qua rìa ngoài của nó ở các vật thể ở xa quỹ đạo 50 AU được gọi là các vật thể xuyên sao Hải Vương (TNOs). Hiện tại, chúng ta biết gần 3.000 TNO trong hệ mặt trời nhưng ước tính có thể lên đến gần 100.000 TNO.
Khi ngày càng có nhiều TNO được phát hiện trong nhiều năm, một số nhà thiên văn học – bao gồm Konstantin Batygin và Mike Brown của Caltech – đã nhận thấy một tập hợp nhỏ của những vật thể này có quỹ đạo kỳ dị. Chúng dường như tụ lại theo những cách không ngờ tới như thể một vật thể không nhìn thấy đang đưa những cái gọi là TNO cực đoan (eTNOs) vào quỹ đạo cụ thể. Batygin và Brown – ngoài các nhóm khác như Scott Sheppard thuộc Viện Khoa học Carnegie – nghĩ rằng những eTNO quay quanh kỳ lạ này chỉ ra sự tồn tại của một thế giới rộng lớn, xa xôi có tên là Hành tinh Nine.
Được giả thuyết là có khối lượng gấp 5 đến 15 lần Trái đất và quay quanh quỹ đạo 400 AU (hoặc xa hơn) từ Mặt trời, Hành tinh Nine được đề xuất sẽ có đủ lực hấp dẫn để nó có thể sắp xếp các quỹ đạo của eTNO, khiến chúng co cụm cùng nhau khi chúng tiến lại gần với Mặt trời.
Vấn đề là bằng chứng cho Planet Nine cho đến nay vẫn còn là gián tiếp và thưa thớt. Có thể có một cái gì đó khác giải thích các quỹ đạo bị vón cục, hoặc có lẽ các nhà nghiên cứu tình cờ tìm thấy một vài vật thể có quỹ đạo tương tự. Khám phá thêm nhiều TNO, đặc biệt là ngoài Vành đai Kuiper, sẽ cho phép các nhà thiên văn tìm thấy nhiều manh mối có thể chỉ ra vị trí của Hành tinh Nine được đề xuất – hoặc từ chối hoàn toàn sự tồn tại của nó. Trong số 139 hành tinh nhỏ mới được phát hiện trong nghiên cứu này, bảy hành tinh là eTNO, đây là một bổ sung quan trọng cho một danh sách được đánh số khoảng một chục chỉ vài tháng trước.
Máy ảnh mới, phương pháp mới
Các TNO mới được các nhà thiên văn học tại Đại học Pennsylvania tìm thấy bằng cách sử dụng dữ liệu từ Khảo sát năng lượng tối (DES), vốn không được thiết kế ban đầu để tìm kiếm các hành tinh nhỏ ở xa.
Nhưng Gary Bernstein, nhà thiên văn học tại Đại học Pennsylvania và là đồng tác giả của nghiên cứu mới đã bị TNO mê hoặc kể từ trước khi hành tinh Nine là một điều mà – và ngay cả trước khi sự tồn tại của Vành đai Kuiper được xác nhận vào những năm 1990. Bern Bernstein đã từng chia sẻ với Astronomy bất cứ khi nào anh ấy có được một chiếc máy ảnh mới hoặc một thứ gì đó là một tiến bộ công nghệ, anh ấy đã ra ngoài và cố gắng tìm ra cách tìm kiếm các vật thể xuyên sao Hải Vương với nó.
DES, một nỗ lực quốc tế để tìm hiểu năng lượng tối, bắt đầu quan sát bầu trời phía Nam vào năm 2013 đã sử dụng một camera cực kỳ nhạy được gắn trên kính viễn vọng 4 mét Blanco ở Andes Chile. Bernstein đã làm việc với nhà thiên văn học Masao Sako và sinh viên tốt nghiệp Pedro Bernardinelli, cả hai tại Đại học Pennsylvania, để điều chỉnh ngày DES để xác định TNOs.
Bern Bernellielli nói với Astronomy rằng hầu hết mọi người khi cố gắng tìm TNO có một cách chuyên dụng để nhìn lên bầu trời nơi họ chụp ảnh cách nhau vài giờ và bạn có thể thấy các vật thể di chuyển rất dễ dàng. Dữ liệu DES không hoạt động theo cách đó.
Bernardinelli đã phải thiết kế các thuật toán mới có thể xác định các vật thể chuyển động bằng cách kết nối các dấu chấm giữa các hình ảnh DES, giúp xác định xem TNO có mặt hay không. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã xác nhận thuật toán phát hiện chuyển động của họ chống lại các TNO đã biết và cũng xác nhận rằng họ có thể lọc các vật thể giả.
Để bắt đầu, Bernardinelli chỉ phân tích một tập hợp con nhỏ của dữ liệu DES. Nhưng khi anh ta áp dụng thuật toán của mình cho phần còn lại, anh ta hy vọng sẽ tìm được khoảng 500 TNO trở lên. Sau đó, nếu phương pháp tương tự được áp dụng cho dữ liệu từ các khảo sát nhạy cảm hơn ở đường chân trời, chẳng hạn như Đài thiên văn Vera C. Rubin mới, nhóm dự kiến sẽ phát hiện ra hàng ngàn TNO mới. Và với những con số đó, các nhà thiên văn học cuối cùng có thể nhận được câu trả lời dứt khoát về việc hệ mặt trời của chúng ta có chứa một hành tinh khổng lồ ở những nơi xa xôi hay không.
Theo Alexander Alexander Mustill, nhà vật lý thiên văn lý thuyết tại Đại học Lund ở Thụy Điển, nói với Thiên văn học, đây là một ví dụ tuyệt vời về cách một cuộc khảo sát được thiết kế cho một lĩnh vực thiên văn học – để nghiên cứu lịch sử mở rộng của vũ trụ – cũng có thể tạo ra khoa học lớn trong một khu vực hoàn toàn không liên quan.
Nghiên cứu mới được công bố trong Series Bổ sung Tạp chí Vật lý Thiên văn .
Câu hỏi về hành tinh Nine
Batygin, người vẫn đang theo đuổi hành trình săn tìm hành tinh Nine gọi phương pháp mới này để tìm TNOs là một ý tưởng tuyệt vời, ông nói thêm rằng nghiên cứu đã phát hiện ra những vật thể mới có thể đã bị phát hiện trong nhiều năm.
Thật không may, các vật thể mới chưa dẫn đến bất kỳ kết luận nào về Hành tinh Nine. Các nhà nghiên cứu đã công bố kết quả ban đầu phân tích xem quỹ đạo của bảy eTNO mới có hỗ trợ mô hình phân cụm chỉ vào Hành tinh Nine hay không nhưng cho đến nay chúng không xuất hiện gì.
Nếu đây là bộ dữ liệu đầu tiên xuất hiện thì không ai có thể đưa ra giả thuyết Hành tinh Nine vì dường như không có cụm [trong quỹ đạo của eTNO mới]. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học khác nói thêm rằng điều này cũng không phủ nhận sự tồn tại của Hành tinh Nine. Phương pháp của Bernardinelli có thể phát hiện ra các eTNO khác hỗ trợ Hành tinh Nine được đề xuất – hoặc thậm chí phát hiện ra chính vật thể đó.
Ann-Marie Madigan, một nhà thiên văn học tại Đại học Colorado Boulder nói rằng các TNO rất khó phát hiện, và vì vậy mỗi người chúng ta tìm thấy đều nói với chúng ta rằng có một quần thể lớn hơn nhiều [vật thể] ngoài kia. Càng phát hiện nhiều TNO, chúng ta càng có thể biết liệu có bằng chứng nào cho Hành tinh Nine hay không. Hoặc thay vào đó, nếu lý thuyết riêng của Madigan về lực hấp dẫn tập thể của các vật thể ở rất xa sẽ loại bỏ nhu cầu rõ ràng về Hành tinh Nine.
Câu chuyện về hệ mặt trời của chúng ta
Bất kể hành tinh Nine có tồn tại hay không thì việc hiểu được quỹ đạo và tính chất của TNO sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về lịch sử của các hành tinh khổng lồ, hoặc có lẽ là những hành tinh khổng lồ đã bị đá ra ngoại ô của hệ mặt trời trong những năm đầu.
[TNOs] là di tích của những gì đã xảy ra trong hệ mặt trời từ lâu. Chúng đang ở ngoài đó trong môi trường đông lạnh.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Astronomy. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.