Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Điều tra dân số của chúng ta về các láng giềng gần nhất của Mặt trời hoàn chỉnh đến mức nào? Các nhà thiên văn học và một nhóm tình nguyện viên thu thập dữ liệu tham gia Backyard Worlds: Planet 9, một dự án khoa học công dân đã khám phá ra khoảng 100 thế giới phù hợp gần Mặt trời – những vật thể nặng hơn hành tinh nhưng nhẹ hơn các ngôi sao, được gọi là sao lùn nâu. Một số thế giới mới được phát hiện này nằm trong số những thế giới rất phù hợp được biết đến, với một số thế giới gần bằng nhiệt độ Trái đất – đủ mát để chứa các đám mây nước.
Điều tra dân số của chúng ta về các láng giềng gần nhất của Mặt trời hoàn chỉnh đến mức nào? Các nhà thiên văn học sử dụng các cơ sở NOIRLab của NSF và một nhóm tình nguyện viên thu thập dữ liệu tham gia Backyard Worlds: Planet 9, một dự án khoa học công dân đã khám phá ra khoảng 100 thế giới mát mẻ gần Mặt trời – những vật thể nặng hơn hành tinh nhưng nhẹ hơn sao, được gọi là sao lùn nâu. Một số thế giới mới được phát hiện này nằm trong số những thế giới rất mát mẻ được biết đến, với một số thế giới gần bằng nhiệt độ Trái đất – đủ mát để chứa các đám mây nước.
Khám phá và mô tả đặc điểm của các đối tượng thiên văn gần Mặt trời là điều cơ bản để chúng ta hiểu được vị trí của chúng ta trong và lịch sử của Vũ trụ. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học vẫn đang khai quật những cư dân mới của khu vực Mặt trời. Một bước đột phá đáng chú ý đã được công bố ngày hôm nay, với việc phát hiện ra khoảng 100 sao lùn nâu lạnh gần Mặt trời [1]. Các khám phá mới của Backyard Worlds thu hẹp một khoảng trống trước đây trong phạm vi của các sao lùn nâu nhiệt độ thấp, xác định một liên kết bị thiếu được tìm kiếm từ lâu trong quần thể sao lùn nâu.
Aaron Meisner từ NOIRLab của Quỹ Khoa học Quốc gia và là tác giả chính của bài báo cho biết: “ Những thế giới tuyệt vời này mang đến cơ hội cho những hiểu biết mới về sự hình thành và bầu khí quyển của các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời. Bộ sưu tập các sao lùn nâu mát mẻ này cũng cho phép chúng tôi ước tính chính xác số lượng các thế giới trôi nổi tự do chuyển động trong không gian giữa các vì sao gần Mặt trời.”
Tiến bộ lớn này được thực hiện nhờ dữ liệu lưu trữ từ Kính viễn vọng 4 mét Nicholas U. Mayall tại Đài quan sát quốc gia Kitt Peak (KPNO) và Kính viễn vọng 4 mét Víctor M. Blanco tại Đài quan sát liên Mỹ Cerro Tololo (CTIO), được được cung cấp thông qua Trung tâm Dữ liệu và Khoa học Cộng đồng (CSDC), tất cả các chương trình của NOIRLab của NSF. Các tập dữ liệu khảo sát lớn sau đó đã được cung cấp cho các tình nguyện viên của Backyard Worlds bằng cách sử dụng nền tảng khoa học Phòng thí nghiệm Dữ liệu Astro của NOIRLab. Các kết quả sẽ được công bố trên Tạp chí TheAstrophysical, chứng minh vai trò ngày càng tăng nhanh chóng của nghiên cứu dữ liệu khảo sát và lưu trữ trong thiên văn học ngày nay.
Sao lùn nâu nằm ở đâu đó giữa các hành tinh lớn nhất và các ngôi sao nhỏ nhất. Thiếu khối lượng cần thiết để duy trì phản ứng hạt nhân trong lõi của chúng, sao lùn nâu giống như than hồng đang nguội lạnh. Khối lượng thấp, nhiệt độ thấp và không có phản ứng hạt nhân bên trong khiến chúng cực kỳ mờ nhạt – và do đó cực kỳ khó phát hiện. Do đó, khi tìm kiếm những ngôi sao lùn nâu tuyệt vời nhất, các nhà thiên văn chỉ có thể hy vọng phát hiện những vật thể tương đối gần Mặt trời.
Để giúp tìm ra những nước láng giềng gần nhất và lạnh nhất của Mặt trời, các nhà thiên văn học của dự án Backyard Worlds đã chuyển sang một mạng lưới toàn cầu gồm hơn 100.000 nhà khoa học là công dân [2]. Những tình nguyện viên này siêng năng kiểm tra hàng nghìn tỷ pixel hình ảnh từ kính thiên văn để xác định các chuyển động tinh vi của các hành tinh và sao lùn nâu. Bất chấp khả năng của máy học và siêu máy tính, không có gì thay thế được mắt người khi quét hình ảnh từ kính thiên văn để tìm các vật thể chuyển động.
Đôi mắt tinh tường của các tình nguyện viên Backyard Worlds đã phát hiện ra hơn 1.500 thế giới lạnh giá gần Mặt trời và bài báo hôm nay trình bày khoảng 100 thế giới lạnh nhất trong mẫu đó. Theo Meisner, đây là một kỷ lục cho bất kỳ chương trình khoa học công dân nào với hệ số khoảng 20, và 20 nhà khoa học công dân được liệt kê là đồng tác giả của nghiên cứu. Một số ít thế giới mát mẻ này – nằm trong số những sao lùn nâu lạnh nhất được biết đến – tiến gần đến nhiệt độ của Trái đất. Kính viễn vọng Không gian Spitzer của NASA đã cung cấp ước tính nhiệt độ của sao lùn nâu [3].
Các sao lùn nâu được cho là sẽ nguội đi khi chúng già đi, đi từ nhiệt độ gần sao xuống nhiệt độ hành tinh và thấp hơn, mờ dần và cuối cùng biến mất. Những khám phá mới đã chứng minh bức tranh này bằng cách phát hiện ra những ví dụ khó nắm bắt về các sao lùn nâu đang tiến gần đến nhiệt độ Trái đất.
Đồng tác giả Jackie Faherty của Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ cho biết: “Bài báo này là bằng chứng cho thấy khu vực lân cận mặt trời vẫn là lãnh thổ chưa được khám phá và các nhà khoa học công dân là những nhà vẽ bản đồ thiên văn xuất sắc. Lập bản đồ các sao lùn nâu lạnh nhất xuống khối lượng thấp nhất mang lại cho chúng tôi những hiểu biết quan trọng về quá trình hình thành sao khối lượng thấp đồng thời cung cấp danh sách mục tiêu cho các nghiên cứu chi tiết về bầu khí quyển của các chất tương tự sao Mộc.”
Nhà khoa học Citizen, người sử dụng Phòng thí nghiệm Dữ liệu Astro và đồng tác giả bài báo Jim Walla nói thêm, “Thật tuyệt vời khi biết rằng những khám phá của chúng tôi hiện được tính trong số các nước láng giềng của Mặt trời và sẽ là mục tiêu nghiên cứu thêm.”
Cùng với những nỗ lực tận tâm của các tình nguyện viên Backyard Worlds, Phòng thí nghiệm Dữ liệu Astro của NOIRLab đã đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu này. Gánh nặng kỹ thuật của việc tải xuống danh mục thiên văn hàng tỷ vật thể thường không thể vượt qua đối với các nhà điều tra cá nhân – bao gồm hầu hết các nhà thiên văn học chuyên nghiệp. Nhà thiên văn học Stephanie Juneau của NOIRLab, người đã giúp giới thiệu các nhà khoa học công dân đến Phòng thí nghiệm Dữ liệu Astro giải thích: “Cổng web mở và có thể truy cập của Phòng thí nghiệm AstroData cho phép các nhà khoa học là công dân của Backyard Worlds dễ dàng truy vấn danh mục khổng lồ về các ứng cử viên sao lùn nâu”. Phòng thí nghiệm Dữ liệu Astro cũng cho phép đối sánh thuận tiện giữa các tập dữ liệu từ kính thiên văn NOIRLab và các cơ sở bên ngoài, chẳng hạn như vệ tinh WISE của NASA, đã cùng đóng góp vào các khám phá sao lùn nâu này.
Ngoài việc Astro Data Lab giúp sự cộng tác của Backyard Worlds có thể truy cập được dữ liệu, các quan sát lưu trữ bằng kính thiên văn tại hai Chương trình NOIRLab khác – CTIO và KPNO – cũng là chìa khóa cho khám phá này. Aaron Meisner giải thích: “Hình ảnh diện rộng từ kính thiên văn Mayall và Blanco của NOIRLab cũng rất quan trọng. “Để chỉ chọn ra những sao lùn nâu lạnh nhất, chúng tôi đã kiểm tra các hình ảnh sâu từ nhiều cuộc khảo sát thiên văn nhạy cảm.”
Chris Davis thuộc National Science Foundation, cơ quan Hoa Kỳ hỗ trợ các hoạt động tại các đài quan sát Kitt Peak và Cerro Tololo và CSDC cho biết: “Thật tuyệt khi thấy những kết quả đáng kinh ngạc như vậy từ nỗ lực của NOIRLab nhằm mở rộng sự tham gia vào nghiên cứu thiên văn học. “Bằng cách cung cấp công khai dữ liệu lưu trữ từ kính thiên văn Mayall và Blanco của NSF và dễ dàng truy cập thông qua CSDC, những người đam mê thiên văn học có thể đóng góp thực sự cho khoa học và hiểu biết của chúng ta về Vũ trụ.”
Cách tiếp cận của dự án Backyard Worlds – tìm kiếm các vật thể hiếm trong tập dữ liệu lớn – cũng là một trong những mục tiêu của Đài quan sát Vera C. Rubin sắp tới [4]. Hiện đang được xây dựng trên Cerro Pachón ở Andes Chile, Đài quan sát Rubin sẽ hình ảnh bầu trời có thể nhìn thấy từ bán cầu nam ba đêm một lần trong vòng mười năm, cung cấp một lượng lớn dữ liệu cho phép thực hiện các phương pháp nghiên cứu vật lý thiên văn mới.
Aaron Meisner kết luận: “Các bộ dữ liệu hiện đại rộng lớn có thể mở khóa những khám phá mang tính bước ngoặt và thật thú vị khi chúng có thể được phát hiện đầu tiên bởi một nhà khoa học công dân”. “Những khám phá ở Backyard Worlds này cho thấy rằng các thành viên của công chúng có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc định hình lại hiểu biết khoa học của chúng ta về vùng lân cận mặt trời của chúng ta.”
Ghi chú
[1] Khám phá gần nhất trong số những khám phá mới này cách Mặt trời khoảng 23 năm ánh sáng. Nhiều sao lùn nâu khác nằm trong khoảng cách 30-60 năm ánh sáng.
[2] Backyard Worlds: Planet 9 được tổ chức bởi Zooniverse.
[3] Các quan sát bổ sung tiếp theo cũng được cung cấp bởi Đài quan sát Keck, Đài quan sát Mont Mégantic, và Đài quan sát Las Campanas của Viện Carnegie.
[4] Đài quan sát Rubin và Máy ảnh Thời gian và Không gian (DOE) của Bộ Năng lượng (DOE) được điều hành bởi NOIRLab của NSF và Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC (SLAC).
Nguồn truyện:
Tài liệu do Hiệp hội các trường đại học nghiên cứu về thiên văn học (AURA) cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tham khảo Tạp chí :