Tại sao đến bây giờ các nhà khoa học mới tìm ra Proxima b - "Trái đất thứ 2"?

Trong hai thập kỷ qua, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra hơn 3.200 hành tinh "kỳ lạ" hay những hành tinh nằm ngoài hệ Mặt Trời của chúng ta. Họ đã tìm ra hành tinh khí khổng lồ, đá, hành tinh kiểu "Trái đất" và hành tinh "Tatooine" - hành tinh có hai mặt trời. Hơn nữa, họ còn phát hiện ra hành tinh "kỳ lạ" cách Trái Đất hơn 13.000 năm ánh sáng. Nhưng hiện giờ, các nhà khoa học vẫn chưa xác định được kích thước chính xác của "Trái Đất thứ hai" - hành tinh có thể sinh sống được, thậm chí nó còn được gọi là vũ trụ tồn tại sự sống của con người.

Hình ảnh tổng hợp về sơ đồ các ngôi sao Proxima Centauri, Alpha Centauri A và Alpha Centauri B với dải Ngân Hà Milky Way (Con đường Sữa) và kính thiên văn đường kính 3,6 m của ESO tại Đài quan sát La Silla ở Chile. Nguồn ảnh: ESO / Pale Red Dot

Vào ngày 24 tháng 8, các nhà thiên văn học công bố rằng họ đã phát hiện ra một hành tinh "kỳ lạ" Proxima b quay quanh Proxima Centauri - một ngôi sao lùn đỏ chỉ cách Trái Đất mà chúng ta đang sống khoảng 4 năm ánh sáng và là ngôi sao nằm gần Mặt Trời nhất. Vậy tại sao đến bây giờ các nhà khoa học mới tìm ra Proxima b - "Trái đất thứ 2"?

Đó là vì họ đang cố gắng để tìm đầy đủ thông tin về nó. (6 sự thật kỳ lạ về Proxima Centauri b - "Trái đất thứ hai" có thể bạn chưa biết)

Michael Endl - một nhà thiên văn học ở Đài quan sát McDonald của trường Đại học Texas tại Austin có nói: "Tôi đang đi tìm hiểu sự thật về Proxima b".

Endl - một thành viên trong nhóm nghiên cứu - là người trước đó từng điều hành một chiến dịch nghiên cứu dài 7 năm ở những năm đầu của thế kỉ 21. Họ tìm kiếm các hành tinh có trọng lượng tương đương với Trái Đất - được gọi là "Trái Đất thứ hai" - khu vực có thể sinh sống được quay quanh Proxima Centauri - quan sát tại Đài thiên văn Nam Âu (European Southern Observatory - ESO) bằng kính thiên văn rất lớn (Very Large Telescope) ở Chile. Sau khi quay trở lại, ông vẫn không tìm thấy thêm hành tinh nào ở đó.

Endl đã trả lời trang báo mạng Space.com rằng: "Chúng ta có thể tìm thấy hành tinh có trọng lượng nặng gấp hai đến ba lần trọng lượng Trái Đất - khu vực có tồn tại sự sống". Hành tinh "kỳ lạ" này gấp 1,3 lần trọng lượng Trái Đất - nằm ngay bên dưới radar (hoặc kính thiên văn) của ông.

Vì là ngôi sao gần với Mặt Trời nhất nên Proxima Centauri dường như là một nơi thích hợp có thể phát hiện ra những hành tinh "kỳ lạ" - nơi mà các nhà khoa học hiểu rõ về chúng. Nhưng đến nay, những chiến dịch giống của nhà nghiên cứu Endl dường như vẫn chưa thu lại được kết quả gì.

Hành tinh mới như Proxima b rất khó khám phá, do bởi nó là một thế giới tương đối nhỏ, lại quay quanh một ngôi sao nhỏ - ngôi sao quá mờ để có thể quan sát bằng mắt thường khi đứng từ Trái Đất của chúng ta. Để tìm ra được hành tinh "kỳ lạ" này, đòi hỏi các nhà khoa học phải có một chiến dịch có chuyên môn và chuyên sâu mới phát hiện được những tín hiệu yếu ớt đó.

Guillem Anglada-Escude - một nhà thiên văn học tại trường Đại học Queen Mary của London - người đứng đầu nhóm nghiên cứu nói rằng: "Trong vòng 10 năm, sử dụng công nghệ kỹ thuật cao chúng ta có thể tìm kiếm, phát hiện ra hành tinh mới này. Đây không phải vấn đề về phương pháp hay công nghệ kỹ thuật".

Xác định sự dịch chuyển

Các hành tinh có thể tạo một trọng lực hấp dẫn trên ngôi sao chủ khi chúng quay xung quanh, giúp cho ngôi sao dịch chuyển quanh trọng tâm. Các nhà thiên văn học có thể đo được sự dịch chuyển này bằng một hiệu ứng có tên gọi là hiệu ứng Doppler - mô tả sự thay đổi tần số sóng khi nguồn di chuyển của nó hướng về cùng chiều hoặc ngược chiều với người quan sát.

Nhà nghiên cứu Endl có giải thích: "Súng bắn tốc độ radar chuyên dụng của cảnh sát có sử dụng hiệu ứng này để nhanh chóng phát hiện ra một xe ôtô chuyển động nhanh như thế nào. Các nhà thiên văn học có thể làm một số thí nghiệm tương tự bằng cách sử dụng kính thiên văn để đo tốc độ ánh sáng của một ngôi sao. Khi một ngôi sao đang chuyển động hướng về phía chúng ta thì ánh sáng của nó xuất hiện hướng dịch chuyển màu xanh ở phía cuối của quang phổ, còn khi chuyển động ngược chiều với chúng ta thì ánh sáng sẽ chuyển thành màu đỏ".

Ngay cả một hành tinh nhỏ như Proxima b cũng có thể là nguyên nhân làm cho ngôi sao chủ Proxima Centauri dịch chuyển trở nên mờ nhạt nhưng sự thay đổi nhỏ trong tốc độ của ngôi sao lại có thể đạt tới giới hạn của những thứ được tìm kiếm bằng dụng cụ thiên văn hiện nay.

Proxima b quay quanh ngôi sao chủ Proxima Centauri mất 11,2 ngày. Trong chu kỳ đó, Proxima Centauri dịch chuyển từ từ hướng về phía Trái Đất với tốc độ khoảng 5 km/h (3 mph) - đó là vận tốc trung bình của một người đi bộ và sau đó, đi ra khỏi Trái Đất cũng với vận tốc tương tự.

Trong suốt thời gian quan sát Proxima Centauri vào năm 2013, Anglada-Escudéhad đã chỉ ra những dấu hiệu mờ nhạt ở chu kỳ 11 ngày này.

Endl nói: "Nhưng vào thời điểm đó, các dữ liệu có được không đủ thuyết phục để khẳng định Proxima Centauri có một hành tinh khác. Nói chung, vẫn có nhiều câu chuyện bí ẩn đằng sau những dữ liệu này". Ví dụ, tín hiệu phát ra từ chính các ngôi sao - điều này cung cấp nhiều dữ liệu quan trọng cho nghiên cứu.

"Pale red dot" hay "Chấm đỏ nhạt"

Để loại trừ những khả năng có thể xảy ra, Anglada-Escudéthen cùng 30 nhà khoa học khác đã đưa ra một hệ thống tìm kiếm, đặt tên là chiến dịch "chấm đỏ nhạt" hay "Pale red dot". Carl Sagan - một nhà thiên văn học và nhà vật lý thiên văn nổi tiếng đã dùng tên là "pale blue dot" (chấm xanh nhạt) - mô tả về Trái Đất của chúng ta. Chấm màu xanh nhỏ xíu khi xuất hiện trong một hình ảnh mang tính biểu tượng về hệ thống năng lượng mặt trời được đưa vào sử dụng vào ngày 14 tháng 2 năm 1990, bằng tàu thăm dò vũ trụ của NASA trong chuyến di chuyển hướng về các vì sao trong không gian. Ngược lại, một hành tinh ánh sáng của Proxima Centauri sẽ được đắm chìm trong ánh sáng màu đỏ.

Trong khoảng thời gian từ ngày 18 tháng 1 đến ngày 30 tháng 3 năm nay tại Đài quan sát thiên văn của ESO ở Chile, Anglada-Escudé cùng các đồng nghiệp của ông đã phát hiện ra một hành tinh "kỳ lạ" Proxima b quay xung quanh Proxima Centauri. Thiết bị chính nhóm nghiên cứu sử dụng là máy quang phổ HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher - thiết bị tìm kiếm hành tinh theo vận tốc xuyên tâm với độ chính xác cao) - không dùng để tìm kiếm một ký hiệu Doppler trong một ngôi sao mờ như ngôi sao lùn đỏ Proxima Centauri được. Cuộc nghiên cứu được tiến hành ở Proxima Centauri vì ngôi sao lùn đỏ này nằm rất gần với Trái Đất của chúng ta.

Từ những quan sát đó, các nhà nghiên cứu đã xác định được trọng lượng của hành tinh "kỳ lạ" Proxima b, gần bằng với trọng lượng Trái Đất của chúng ta và hành tinh "kỳ lạ" này nằm trong khu vực có thể sinh sống được, nghĩa là nó phù hợp để tồn tại sự sống. Họ tiếp tục nghiên cứu thêm để tìm hiểu rõ thực tế trên bề mặt hành tinh Proxima b có không khí và nước hay không - đặc tính này giúp nó giống với Trái Đất đang tồn tại sự sống của chúng ta.

Có thể tiến hành nghiên cứu thêm về Proxima b bằng phương pháp tìm kiếm những hành tinh "kỳ lạ" giống với việc nhìn thấy nếu Proxima b "đi qua" phía trước ngôi sao Proxima Centauri khi quan sát từ góc độ của Trái Đất.

Anglada-Escudé nói: "Hiện giờ, chúng ta đã biết về hành tinh "kỳ lạ" Proxima b này, vì vậy chúng ta có thể đoán được khi nào Proxima b có khả năng vượt ngôi sao chủ Proxima Centauri. Nếu điều đó xảy ra thì sẽ là một điều vô cùng thú vị".

Công nghệ kỹ thuật này được sử dụng để phát hiện ngôi sao chủ Proxima Centauri nhưng không có bất kỳ sự may mắn nào. Nhóm nghiên cứu tìm kiếm nói rằng: "Thực tế chỉ có 1,5% cơ hội là Proxima b sẽ đi qua. Tuy nhiên, nếu hành tinh Proxima b đi qua thì các nhà khoa học sẽ đo quang phổ ánh sáng từ những ngôi sao nối qua lớp khí quyển của Proxima b - nơi có thể chứa những manh mối quan trọng về cấu trúc hóa học của hành tinh "kỳ lạ" Proxima b này."

Endl nói thêm: "Chúng ta đều thắc mắc liệu rằng thực tế có tồn tại một "Trái đất thứ hai" có khả năng sinh sống hay không và khi tiếp cận các ngôi sao sẽ giúp cho chúng ta quan sát rõ ràng hơn về hành tinh này".