Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Kính viễn vọng không gian CHEOPS phát hiện sáu hành tinh quay quanh ngôi sao TOI-178. Năm trong số các hành tinh đang ở trong một nhịp điệu hài hòa mặc dù các thành phần rất khác nhau – một điều mới lạ.
Các nốt nhạc nghe vui tai với nhau có thể tạo thành một bản hòa âm. Các nốt này thường có mối quan hệ đặc biệt với nhau: khi được biểu thị dưới dạng tần số, tỷ lệ của chúng dẫn đến các phân số đơn giản, chẳng hạn như bốn phần ba hoặc ba nửa. Tương tự, một hệ hành tinh cũng có thể hình thành một kiểu hài hòa khi các hành tinh có tỷ lệ chu kỳ quỹ đạo tạo thành các phân số đơn giản, thường xuyên hút nhau bằng lực hấp dẫn của chúng. Ví dụ, khi một hành tinh mất ba ngày để quay quanh ngôi sao của nó và người hàng xóm của nó mất hai ngày.
Sử dụng kính viễn vọng không gian CHEOPS, các nhà khoa học, dẫn đầu bởi nhà vật lý thiên văn Adrien Leleu thuộc Trung tâm Không gian và Môi trường sống của Đại học Bern, Đại học Geneva và Trung tâm Năng lực Quốc gia về Nghiên cứu Hành tinhS, đã tìm thấy những mối quan hệ như vậy giữa năm trong sáu hành tinh quay quanh ngôi sao TOI-178, nằm cách xa Trái đất hơn 200 năm ánh sáng. Kết quả đã được công bố trên tạp chí Thiên văn học và Vật lý thiên văn (Astronomy and Astrophysics).
Một mảnh ghép còn thiếu trong một câu đố bất ngờ
“Kết quả này khiến chúng tôi ngạc nhiên vì các quan sát trước đây với Vệ tinh Khảo sát Ngoại hành tinh (TESS) của NASA đã hướng về một hệ thống ba hành tinh, với hai hành tinh quay quanh rất gần nhau. Do đó, chúng tôi đã quan sát hệ thống này bằng các thiết bị bổ sung, chẳng hạn như ESPRESSO trên mặt đất đo quang phổ tại Đài quan sát đoạn của Đài quan sát phía nam châu Âu (ESO) ở Chile, nhưng kết quả không có kết quả. “, Leleu nhớ lại. Khi ông và các đồng nghiệp lần đầu tiên đề xuất điều tra hệ thống kỹ hơn, do đó họ không chắc mình sẽ tìm thấy gì. Cần có độ chính xác cao và sự nhanh nhạy khi trỏ mục tiêu của CHEOPS để mang lại sự rõ ràng, nhưng điều đó hóa ra khó hơn mong đợi. “Sau khi phân tích dữ liệu từ mười một ngày quan sát hệ thống bằng CHEOPS, có vẻ như có nhiều hành tinh hơn chúng ta nghĩ ban đầu. “
Nhóm nghiên cứu đã xác định được một giải pháp khả thi với năm hành tinh và quyết định đầu tư thêm một ngày thời gian quan sát quý giá trên hệ thống để xác nhận. Họ phát hiện ra rằng thực sự có 5 hành tinh hiện diện với chu kỳ quỹ đạo lần lượt là 2, 3, 6, 10 và 20 ngày.
Mặc dù bản thân một hệ thống có năm hành tinh đã là một phát hiện khá đáng chú ý, nhưng Leleu và các đồng nghiệp của ông nhận thấy rằng câu chuyện có thể còn nhiều điều hơn thế nữa: hệ thống này dường như hòa hợp. “Lý thuyết của chúng tôi ngụ ý rằng có thể có thêm một hành tinh trong sự hòa hợp này; tuy nhiên thời gian quỹ đạo của nó cần phải gần 15 ngày”, Leleu giải thích.
Để kiểm tra xem lý thuyết của họ có thực sự đúng hay không, nhóm đã lên lịch cho một lần quan sát khác với CHEOPS, vào thời điểm chính xác mà hành tinh mất tích này sẽ đi qua – nếu nó tồn tại. Nhưng sau đó, một tai nạn đe dọa hủy bỏ kế hoạch của họ.
Dự đoán được xác nhận bất chấp va chạm gần
Ngay trước thời điểm quan sát, một mảnh vụn không gian đã đe dọa va chạm với vệ tinh CHEOPS. Do đó, trung tâm điều khiển của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã khởi xướng một cuộc điều động tránh xa vệ tinh và mọi hoạt động quan sát đều bị gián đoạn.
Nathan Hara, đồng tác giả và nhà vật lý thiên văn từ Đại học Geneva, cho biết: “Thật tuyệt vời cho chúng tôi, chiếc manoeuver này đã được thực hiện rất hiệu quả và vệ tinh có thể tiếp tục quan sát kịp thời để chụp được hành tinh bí ẩn đi qua. Vài ngày sau, dữ liệu chỉ ra rõ ràng sự hiện diện của hành tinh bổ sung và do đó xác nhận rằng thực sự có sáu hành tinh trong hệ thống TOI-178.”
Một hệ thống thách thức sự hiểu biết hiện tại
Nhờ độ chính xác của các phép đo của CHEOPS cũng như dữ liệu trước đó từ sứ mệnh TESS, máy quang phổ ESPRESSO của ESO và các máy khác, các nhà khoa học không chỉ có thể đo chu kỳ và kích thước của các hành tinh có bán kính gấp 1,1 đến 3 lần bán kính Trái đất, mà còn ước tính mật độ của chúng. Cùng với đó là một điều ngạc nhiên khác: so với cách điều hòa, có trật tự của các hành tinh quay quanh ngôi sao của chúng, mật độ của chúng dường như là một hỗn hợp hoang dã.
“Đây là lần đầu tiên chúng ta quan sát thấy một thứ như thế này”, như Kate Isaak, Nhà khoa học của Dự án ESA chỉ ra và nói thêm rằng “trong một số ít hệ thống mà chúng ta biết với sự hài hòa như vậy, mật độ của các hành tinh giảm dần khi chúng ta di chuyển ra khỏi ngôi sao”. Trong hệ thống TOI-178, một hành tinh dày đặc trên mặt đất như Trái đất dường như nằm ngay bên cạnh một hành tinh rất mịn với mật độ bằng một nửa Sao Hải Vương, tiếp theo là một hành tinh rất giống Sao Hải Vương.
Như Adrien Leleu kết luận, “hệ thống do đó hóa ra là một thứ thách thức sự hiểu biết của chúng ta về sự hình thành và tiến hóa của các hệ hành tinh.”
CHEOPS – tìm kiếm các hành tinh tiềm năng có thể ở được
Nhiệm vụ CHEOPS (đặc trưng cho Vệ tinh ExOPlanet) là nhiệm vụ đầu tiên trong số các “nhiệm vụ cấp S” mới được tạo ra của ESA – các nhiệm vụ cấp nhỏ với ngân sách ESA nhỏ hơn nhiều so với các nhiệm vụ quy mô lớn và vừa và thời gian thực hiện ngắn hơn so với dự án khởi động để khởi chạy.
CHEOPS được dành riêng để mô tả quá trình chuyển đổi của các hành tinh ngoài hành tinh. Nó đo sự thay đổi độ sáng của một ngôi sao khi một hành tinh đi qua phía trước ngôi sao đó. Giá trị đo được này cho phép suy ra kích thước của hành tinh và xác định mật độ của nó trên cơ sở dữ liệu hiện có. Điều này cung cấp thông tin quan trọng về các hành tinh này – ví dụ, cho dù chúng chủ yếu là đá, được cấu tạo từ khí hay liệu chúng có đại dương sâu hay không. Đến lượt nó, đây là một bước quan trọng để xác định xem một hành tinh có các điều kiện thích hợp cho sự sống hay không.
CHEOPS được phát triển như một phần của sự hợp tác giữa Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và Thụy Sĩ. Dưới sự lãnh đạo của Đại học Bern và ESA, một tập đoàn gồm hơn một trăm nhà khoa học và kỹ sư từ mười một quốc gia châu Âu đã tham gia xây dựng vệ tinh trong hơn 5 năm.
CHEOPS bắt đầu hành trình vào vũ trụ vào Thứ Tư, ngày 18 tháng 12 năm 2019 trên tàu tên lửa Soyuz Fregat từ sân bay vũ trụ châu Âu ở Kourou, Guiana thuộc Pháp. Kể từ đó, nó đã quay quanh Trái đất trên quỹ đạo địa cực trong khoảng một giờ rưỡi ở độ cao 700 km sau điểm cuối.
Liên đoàn Thụy Sĩ tham gia vào kính thiên văn CHEOPS trong chương trình PRODEX (program de Développement d’EXpériences scientifiques) của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu ESA. Thông qua chương trình này, các đóng góp quốc gia cho các sứ mệnh khoa học có thể được phát triển và xây dựng bởi các nhóm dự án từ nghiên cứu và công nghiệp. Sự chuyển giao kiến thức và công nghệ giữa khoa học và công nghiệp này cuối cùng cũng mang lại cho Thụy Sĩ một lợi thế cạnh tranh về cấu trúc như một địa điểm kinh doanh – và cho phép công nghệ, quy trình và sản phẩm chảy vào các thị trường khác và do đó tạo ra giá trị gia tăng cho nền kinh tế của chúng tôi.
Thông tin thêm: https://cheops.unibe.ch
Khám phá không gian Bernese: Với giới tinh hoa của thế giới kể từ lần đầu tiên hạ cánh lên mặt trăng
Khi người đàn ông thứ hai, “Buzz” Aldrin, bước ra khỏi mô-đun mặt trăng vào ngày 21 tháng 7 năm 1969, nhiệm vụ đầu tiên anh ta làm là thiết lập thí nghiệm Thành phần gió Mặt trời Bernese (SWC) còn được gọi là “cánh buồm gió mặt trời” của trồng nó trên mặt đất của mặt trăng, thậm chí trước cả lá cờ Hoa Kỳ. Thí nghiệm này được lên kế hoạch và kết quả được phân tích bởi Giáo sư Tiến sĩ Johannes Geiss và nhóm của ông từ Viện Vật lý của Đại học Bern, là điểm nhấn tuyệt vời đầu tiên trong lịch sử khám phá không gian Bernese.
Kể từ khi khám phá không gian Bernese đã nằm trong số những người ưu tú của thế giới. Những con số rất ấn tượng: 25 lần các thiết bị bay vào tầng cao khí quyển và tầng điện ly bằng tên lửa (1967-1993), 9 lần vào tầng bình lưu bằng các chuyến bay khinh khí cầu (1991-2008), hơn 30 thiết bị được bay trên các tàu thăm dò vũ trụ và bằng CHEOPS Đại học Bern chia sẻ trách nhiệm với ESA trong toàn bộ sứ mệnh.
Công trình thành công của Phòng Nghiên cứu Vũ trụ và Khoa học Hành tinh (WP) từ Viện Vật lý của Đại học Bern được củng cố bởi nền tảng của một trung tâm năng lực đại học, Trung tâm Không gian và Môi trường sống (CSH). Quỹ Quốc gia Thụy Sĩ cũng đã trao cho Đại học Bern Trung tâm Quốc gia về Năng lực Nghiên cứu (NCCR) PlanetS, do nó quản lý cùng với Đại học Geneva.
Nghiên cứu ngoại hành tinh ở Geneva: 25 năm chuyên môn được trao giải Nobel
CHEOPS sẽ cung cấp thông tin quan trọng về kích thước, hình dạng, sự hình thành và tiến hóa của các hành tinh ngoại đã biết. Việc lắp đặt “Trung tâm Hoạt động Khoa học” của phái bộ CHEOPS tại Geneva dưới sự giám sát của hai giáo sư từ Khoa Thiên văn UNIGE là sự tiếp nối hợp lý của lịch sử nghiên cứu trong lĩnh vực ngoại hành tinh, vì đây là nơi đầu tiên được phát hiện vào năm 1995 bởi Michel Mayor và Didier Queloz, những người đoạt giải Nobel Vật lý 2019. Khám phá này đã giúp Khoa Thiên văn của Đại học Geneva đi đầu trong nghiên cứu trong lĩnh vực này, với việc xây dựng và lắp đặt HARPS trên kính thiên văn 3,6m của ESO tại La Silla vào năm 2003, một máy quang phổ vẫn hoạt động hiệu quả nhất trong thế giới trong hai thập kỷ để xác định khối lượng của các hành tinh ngoài hành tinh. Tuy nhiên, năm nay HARPS đã bị vượt qua bởi ESPRESSO, một máy quang phổ khác được xây dựng ở Geneva và được lắp đặt trên VLT ở Paranal.
CHEOPS do đó là kết quả của hai cuộc kiểm tra quốc gia, một mặt là bí quyết không gian của Đại học Bern với sự hợp tác của đối tác Geneva và mặt khác là kinh nghiệm cơ bản của Đại học Geneva được hỗ trợ bởi đồng nghiệp của nó trong Thủ đô Thụy Sĩ. Hai năng lực khoa học và kỹ thuật cũng đã giúp tạo ra Hành tinh của Trung tâm Năng lực Nghiên cứu Quốc gia (NCCR).
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học Bern cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tham khảo Tạp chí :