Kính viễn vọng không gian James Webb công bố hình ảnh trực tiếp đầu tiên về một ngoại hành tinh
(smithsonianmag.com)- Nhóm quan sát JWST đã phát hiện một nguồn hồng ngoại mờ trong đĩa mảnh vụn quanh ngôi sao trẻ TWA 7, cách Trái Đất khoảng 111 năm ánh sáng; nếu được xác nhận, đây sẽ là ngoại hành tinh đầu tiên do kính viễn vọng trực tiếp phát hiện
- Hầu hết trong số hàng nghìn ngoại hành tinh đã biết được phát hiện bằng phương pháp gián tiếp, chẳng hạn bóng của chúng khi đi ngang phía trước ngôi sao, nhưng nghiên cứu lần này khác ở chỗ đã ghi nhận một ứng viên bằng chụp ảnh trực tiếp
- Các nhà nghiên cứu đã giảm vấn đề ánh sáng sao sáng hơn hành tinh rất nhiều bằng coronagraph và xử lý ảnh nâng cao, qua đó xác nhận nguồn hồng ngoại gần TWA 7
- Thiên thể ứng viên TWA 7 b được ước tính có khối lượng tương tự Sao Thổ, nhiệt độ khoảng 120 độ Fahrenheit, nằm ở vị trí cách xa khoảng 50 lần khoảng cách Trái Đất–Mặt Trời; khả năng là thiên hà nền vào khoảng 0,34%
- Nếu được xác nhận là ngoại hành tinh, đây sẽ là trường hợp trực tiếp quan sát được một hành tinh tạo ra cấu trúc đĩa mảnh vụn, đồng thời cho thấy JWST có thể mở ra dải khối lượng và khoảng cách mà các quan sát trước đây khó tiếp cận
Ứng viên hành tinh được ghi nhận quanh TWA 7
- Nhóm quan sát JWST đã xác nhận một nguồn hồng ngoại mờ trong đĩa mảnh vụn bao quanh ngôi sao trẻ TWA 7
- TWA 7 cách Trái Đất khoảng 111 năm ánh sáng
- Các nhà nghiên cứu cho rằng nguồn sáng này nhiều khả năng là một ngoại hành tinh
- Nếu được xác nhận, đây sẽ là trường hợp đầu tiên JWST phát hiện một ngoại hành tinh mới bằng chụp ảnh trực tiếp
- Nghiên cứu này được công bố trên Nature
- JWST từng xác nhận một phát hiện trước đó về một ngoại hành tinh tiềm năng vào tháng 1 năm 2023, nhưng nghiên cứu lần này được phân biệt là trường hợp tìm ra một ngoại hành tinh mới bằng chụp ảnh trực tiếp
Phương pháp chụp ảnh trực tiếp và kết quả quan sát
- Lý do khó chụp ảnh trực tiếp ngoại hành tinh là độ sáng của sao lấn át ánh sáng mờ từ các hành tinh xung quanh
- Các nhà nghiên cứu dùng coronagraph của JWST để chặn ánh sáng sao mạnh, rồi loại bỏ phần ánh sáng còn loang ra bằng xử lý ảnh nâng cao
- Kết quả là một nguồn hồng ngoại mờ xuất hiện gần TWA 7, và thiên thể ứng viên này được gọi là TWA 7 b
- Khối lượng được ước tính ở mức tương tự Sao Thổ
- Nhiệt độ được quan sát ban đầu khoảng 120 độ Fahrenheit
- Khoảng cách tới ngôi sao bằng khoảng 50 lần khoảng cách Trái Đất–Mặt Trời
- Nằm trong một khe hở của một trong ba vòng bụi thuộc đĩa mảnh vụn
- Khả năng là thiên hà nền vào khoảng 0,34%
- TWA 7 từ lâu đã là đối tượng được quan tâm vì từ Trái Đất có thể nhìn trực diện đĩa mảnh vụn của nó, và các nghiên cứu trước đây đã gián tiếp gợi ý sự tồn tại của một hành tinh chưa được phát hiện thông qua các khe hở trong đĩa
- Các nhà nghiên cứu đã mô phỏng hệ hành tinh tiềm năng bằng mô hình máy tính, và kết quả ảnh khớp với ảnh quan sát của JWST, qua đó tăng độ tin cậy
- Khối lượng của TWA 7 b nhẹ hơn khoảng 10 lần so với các ngoại hành tinh từng được chụp ảnh trực tiếp cho đến nay, trở thành một ví dụ cho thấy năng lực quan sát của thiết bị JWST
- Nếu nguồn sáng này được xác nhận là một ngoại hành tinh thực sự, đây sẽ là phát hiện đầu tiên được liên hệ trực tiếp với một hành tinh hình thành đĩa mảnh vụn quanh một ngôi sao
- JWST mở ra phạm vi từng khó tiếp cận bằng các quan sát trước đây xét về khối lượng ngoại hành tinh và khoảng cách tới ngôi sao, nên có thể được dùng để hiểu sự đa dạng cũng như quá trình hình thành và tiến hóa của các hệ ngoại hành tinh
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Để chụp hành tinh này ở khoảng cách 110 năm ánh sáng với độ phân giải 100×100 pixel, tức cỡ một biểu tượng nhỏ, cần một kính thiên văn đường kính khoảng 450 km. Đây là giới hạn vật lý phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng
Phương án tốt nhất là tạo một giao thoa kế quang học đặt trong không gian với hai nút cách nhau 450 km, rồi đồng bộ chúng đến mức 1 bước sóng, nhưng đó là một bài toán kỹ thuật cực kỳ khó
Có thể còn làm tốt hơn thế. Nếu dùng Mặt Trời làm thấu kính hấp dẫn[1] và đặt tàu thăm dò tại vị trí tiêu điểm 542 AU, ta có thể quan sát bề mặt một hành tinh cách 98 năm ánh sáng với độ phân giải ở quy mô 25 km[2]
Đây sẽ là một việc khổng lồ và mất rất nhiều thời gian, nhưng có vẻ vẫn nằm trong năng lực công nghệ hiện tại của nhân loại
https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_gravitational_lens
https://www.nasa.gov/general/direct-multipixel-imaging-and-s...
Nếu đẩy ý tưởng này đi xa hơn, nhiều lời giải khả dĩ cho nghịch lý Fermi sẽ biến mất
Nếu, như tôi, bạn cho rằng tương lai của nền văn minh là Dyson Swarm, thì sẽ có hàng trăm triệu cấu trúc quỹ đạo quanh Mặt Trời, đâu đó giữa quỹ đạo của Sao Kim và Sao Hỏa. Dù vậy, khoảng cách trung bình vẫn vào khoảng 100.000 km nên cũng không hề chật chội
Người ta thường hỏi tại sao lại làm vậy, và lý do rất đơn giản: diện tích đất và năng lượng trên mỗi đơn vị khối lượng. Với dân số 10 tỷ người, mỗi người sẽ có một vùng đất rộng cỡ châu Phi và một ngân sách năng lượng xấp xỉ công suất Mặt Trời tới được Trái Đất — một quy mô năng lượng lớn đến mức thật khó tưởng tượng
Khi đó, thay vì một kính thiên văn rộng 450 km, ta sẽ dùng các cấu trúc quỹ đạo cách nhau tối đa khoảng 400 triệu km. Độ phân giải để quan sát những thế giới rất xa sẽ cao đến mức không thể hình dung
Vì vậy, các lời giải cho nghịch lý Fermi theo kiểu nền văn minh tiên tiến có thể ẩn mình sẽ trở nên yếu đi. Không thể trốn khỏi một nền văn minh K2
Để chụp hệ Alpha Centauri cách 4,37 năm ánh sáng thì kính thiên văn/gương/thấu kính cần lớn đến mức nào?
Ngoài ra, liệu có thể “quét” một vùng rộng rồi ghép nhiều ảnh nhỏ lại để tạo thành ảnh không?
Sẽ thật tuyệt nếu bố trí đều một mảng kính thiên văn không gian trên quỹ đạo Trái Đất quanh Mặt Trời, và để các kính thiên văn bị Mặt Trời che khuất nên không thể liên lạc trực tiếp với Trái Đất chuyển tiếp tín hiệu cho nhau
Khi đó, khi quan sát ngoài mặt phẳng quỹ đạo của Hệ Mặt Trời, ta có thể dùng khẩu độ tổng hợp 2 AU. Có lẽ nó thậm chí còn có thể kiêm vai trò đài quan sát sóng hấp dẫn
Tất nhiên hiện giờ điều này gần với khoa học viễn tưởng hơn là khoa học, nhưng ý tưởng rằng một ngày nào đó ta có thể xây dựng thứ như vậy thì cũng khá hợp lý
Hoặc chỉ cần dùng hai hay nhiều kính thiên văn cách nhau 450 km:
https://en.wikipedia.org/wiki/Aperture_synthesis
https://www.nature.com/articles/ncomms7852
Tôi tò mò không biết bà có họ hàng xa với người được lấy tên đặt cho các điểm Lagrange không. https://en.wikipedia.org/wiki/Lagrange_point
Nhân tiện, trước đây tôi không biết A-M Lagrange, nhưng sự nghiệp của bà thật sự rất ấn tượng: https://en.wikipedia.org/wiki/Anne-Marie_Lagrange
https://webbtelescope.org/contents/media/images/01F4STZH25YJ...
Nhưng đây là đỉnh cao của việc xây dựng đại giáo đường cho khoa học. Từ khoảnh khắc con người lần đầu hiểu về vũ trụ, đến lúc tỉnh dậy khỏi giấc mơ dài rằng mình là trung tâm vũ trụ do Chúa tạo ra, mọi viên đá được xếp chồng lên đã tạo nên ngành học ngày nay; và giờ chúng ta không chỉ có thể tưởng tượng mà còn thực sự nhìn thấy không chỉ những khối cầu khác nơi ta có thể đặt chân, mà cả những hệ khác được tạo nên từ các khối cầu như vậy
Thật sự hùng vĩ
Lập luận này có thể áp dụng cho gần như mọi thứ. Nó sẽ thành kiểu cứ chờ đi, vì cái tốt hơn sắp đến rồi
Chắc chắn cũng đã có những tiến bộ khác đạt được trong quá trình chế tạo JWST, và các công nghệ đó có thể được áp dụng cho một kính viễn vọng tốt hơn trên lý thuyết
Đại khái là “ta tưởng mình đã chụp được ảnh của một thứ gì đó, nhưng thật ra nó có thể là hàng chục tỷ thứ lớn hơn rất nhiều ở xa hơn rất nhiều”
Tuy vậy, nếu nó quay trên quỹ đạo 50 AU quanh một ngôi sao khá nhỏ thì có thể sẽ mất khá lâu
Ngược lại, các kỹ thuật hiện tại thiên về các hành tinh ở gần. Cả phương pháp dịch chuyển Doppler lẫn đường cong độ sáng đều phát hiện tốt các hành tinh quay gần sao
Dùng kết hợp hai kỹ thuật sẽ giúp chúng ta nắm rõ hơn phân bố hành tinh
Mô hình được tạo ra từ các giả định, và các giả định đó chịu ảnh hưởng của kỳ vọng. Mô hình không phải là dữ liệu
Nhưng nếu quan sát thực tế lại khớp, đó là tín hiệu mạnh rằng ta đang nhìn thấy đối tượng đã dự đoán. Ngược lại, khi không khớp thì cũng không thể chắc liệu mô hình chỉ hơi sai hay không
Từ khóa “discovery” trong tiêu đề gốc “The James Webb Space Telescope Reveals Its First Direct Image Discovery of an Exoplanet” đã bị bỏ mất. Nghĩa là đây là lần đầu tiên phát hiện một hành tinh trước đó chưa biết bằng chụp ảnh trực tiếp
Tiêu đề khi gửi là “James Webb Space Telescope reveals its first direct image of an exoplanet”, có lẽ là một nỗ lực thiện chí để vừa giới hạn 80 ký tự tiêu đề của HN. Giờ đã rút gọn thành JWST nên vừa
Nay khi nhiều phương tiện phóng siêu nặng với khoang chụp tải khổng lồ đang được phát triển, cứ thử tưởng tượng các kính viễn vọng tương lai sẽ mạnh đến mức nào
Để phóng một nhiệm vụ được lên kế hoạch theo đơn vị thập kỷ, hẳn ta sẽ muốn chờ thứ “đang phát triển” được kiểm chứng đã
Khoảnh khắc lần đầu tiên chúng ta có được ảnh quan sát trực tiếp của một ngoại hành tinh giống Trái Đất sẽ là một bước ngoặt lịch sử
Về cơ bản, nếu gửi một tàu thăm dò ra xa hơn 550 AU theo hướng đối diện với ngoại hành tinh mục tiêu và hướng nó về phía Mặt Trời, ta có thể thu được ảnh méo nhưng độ phân giải cao của hành tinh đó quanh Mặt Trời. Sau đó có thể dùng thuật toán để phục dựng thành ảnh bình thường
Thời gian di chuyển rất có thể là vài chục năm, và thời gian chế tạo có lẽ cũng lâu. Dù vậy, trong vòng 40–100 năm nữa có thể chúng ta sẽ thấy nhiều ảnh HD của các ngoại hành tinh “gần”. Nếu khi đó vẫn còn sống, chắc tôi sẽ cực kỳ phấn khích