- Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) được ghi nhận là trường hợp đầu tiên chụp trực tiếp một hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời
- Nhóm nghiên cứu đã chặn ánh sáng mạnh từ ngôi sao chủ để phát hiện tín hiệu hồng ngoại mờ nhạt, từ đó xác định thiên thể này là ứng viên ngoại hành tinh
- Hành tinh này có khối lượng gần bằng Sao Thổ và quay quanh ngôi sao TWA 7 ở khoảng cách xa gấp 50 lần
- Với coronagraph và công nghệ xử lý ảnh đặc trưng của kính thiên văn, các nhà khoa học đã thu được ảnh trực tiếp thay vì chỉ dựa vào các phương pháp phát hiện gián tiếp trước đây
- Phát hiện lần này được đánh giá là bước ngoặt quan trọng trong việc hiểu sự đa dạng và tiến hóa của các hệ ngoại hành tinh
Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) lần đầu chụp trực tiếp ngoại hành tinh
Phát hiện tín hiệu hồng ngoại và ứng viên ngoại hành tinh
- Các nhà thiên văn học, thông qua JWST, đã phát hiện một nguồn sáng hồng ngoại mờ nhạt trong cấu trúc đĩa mảnh vỡ quanh ngôi sao trẻ TWA 7, cách Trái Đất khoảng 111 năm ánh sáng
- Nguồn sáng này nhiều khả năng là một ngoại hành tinh chưa từng được ghi nhận chính thức, và nếu được xác nhận, đây sẽ là trường hợp ngoại hành tinh đầu tiên được JWST chụp trực tiếp
Ý nghĩa của phương pháp chụp trực tiếp mới so với các cách phát hiện gián tiếp trước đây
- Cho đến nay, phần lớn ngoại hành tinh được phát hiện bằng các phương pháp gián tiếp, chẳng hạn như bóng mờ rất nhỏ xuất hiện khi hành tinh đi qua phía trước ngôi sao
- Theo bài báo khoa học mới được công bố, đây được ghi nhận là trường hợp đầu tiên Kính viễn vọng Không gian James Webb chụp được ảnh trực tiếp
Phương thức quan sát và vai trò của coronagraph
- Các hành tinh quanh những ngôi sao ở xa thường rất khó quan sát vì bị ánh sáng từ ngôi sao trung tâm che lấp
- Nhóm nghiên cứu đã sử dụng coronagraph để chặn ánh sáng sao mạnh, quan sát các thiên thể mờ nhạt xung quanh, đồng thời dùng kỹ thuật xử lý ảnh tiên tiến để loại bỏ phần chói còn lại
- Nhờ đó, nguồn sáng hồng ngoại yếu quanh TWA 7 đã được ghi lại dưới dạng ảnh trực tiếp
Đặc điểm và ý nghĩa của hành tinh ứng viên (TWA 7 b)
- Xác suất nguồn sáng hồng ngoại được quan sát thấy là một thiên hà nền chỉ khoảng 0,34%, vì vậy phần lớn bằng chứng cho thấy đây là một ngoại hành tinh mới mang tên TWA 7 b
- Thiên thể này có khối lượng tương tự Sao Thổ, tồn tại ở vùng khe giữa ba vành đai bụi với nhiệt độ khoảng 120 độ (F)
- Khoảng cách tới ngôi sao của nó là gấp 50 lần khoảng cách Trái Đất - Mặt Trời
- Vị trí và khối lượng của hành tinh dường như đã ảnh hưởng đến hình dạng của đĩa mảnh vỡ, đồng thời cho thấy quá trình ngoại hành tinh định hình cấu trúc đĩa
Mô phỏng và xác minh bổ sung
- Nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô phỏng máy tính để trực quan hóa hình ảnh của hệ ngoại hành tinh, và kết quả cho thấy mức độ khớp cao với ảnh từ kính thiên văn
- Dựa trên đó, độ tin cậy về sự tồn tại của hành tinh được nâng lên
Chân trời mới cho nghiên cứu hệ ngoại hành tinh
- Lần chụp này đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc tạo ảnh trực tiếp các ngoại hành tinh có khối lượng cỡ Sao Thổ
- Năng lực vượt trội của Kính viễn vọng Không gian James Webb mở ra khả năng mới trong việc tìm kiếm các ngoại hành tinh khối lượng thấp ở khoảng cách xa, vốn khó tiếp cận bằng công nghệ trước đây
- Những phát hiện như vậy góp phần nâng cao hiểu biết về quá trình hình thành và tiến hóa của các hệ ngoại hành tinh
Kết luận
- Tiến sĩ Lagrange đánh giá rằng kết quả lần này cho thấy "có thể tìm thấy hành tinh đúng ở vị trí đã dự đoán cho khối lượng như vậy", đồng thời cho rằng năng lực quan sát của JWST đã mở ra một cánh cửa mới cho nghiên cứu ngoại hành tinh
- Với nhiều quan sát trực tiếp hơn trong tương lai, các nghiên cứu về sự đa dạng của hệ hành tinh và cách chúng tiến hóa sẽ còn được thúc đẩy mạnh mẽ hơn nữa
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Phòng khi có ai thắc mắc, tôi muốn nói rõ rằng chúng ta vẫn còn rất lâu nữa mới có thể thu được hình ảnh chụp hành tinh này, hay bất kỳ ngoại hành tinh nào, với kích thước lớn hơn 1 pixel
Để chụp hành tinh này ở khoảng cách 110 năm ánh sáng với độ phân giải 100x100 pixel (cỡ một biểu tượng nhỏ), sẽ cần một kính thiên văn có đường kính khoảng 450 km
Đây là giới hạn vật lý được quyết định bởi bước sóng của ánh sáng
Cách tốt nhất có thể làm là đặt hai nút trong không gian cách nhau 450 km và tạo ra một giao thoa kế quang học được đồng bộ ở mức một bước sóng, nhưng đây là một bài toán kỹ thuật cực kỳ khó
Có một cách còn hay hơn thế
Dùng Mặt Trời làm thấu kính hấp dẫn, và nếu bố trí đầu dò ở vị trí 542 AU (đơn vị thiên văn), thì có thể đạt độ phân giải tới mức 25 km trên bề mặt của một hành tinh cách 98 năm ánh sáng
Đây sẽ là một dự án cực kỳ đồ sộ và lâu dài, nhưng vẫn nằm trong phạm vi không phải là bất khả thi với công nghệ hiện tại của loài người
Tham khảo: Solar gravitational lens - Wikipedia
Giải thích về sứ mệnh liên quan của NASA: Direct multipixel imaging and spectroscopy of an exoplanet with a solar gravitational lens mission
Nếu bỏ điều kiện phải thu được hình ảnh ở bước sóng nhìn thấy được bằng mắt người, thì có thể tạo ảnh bằng kính thiên văn vô tuyến
Thực ra chúng ta đã có khả năng này, nhưng giới hạn của giao thoa kế vô tuyến là tuy có thể có khẩu độ cực lớn, độ tương phản lại rất thấp
Sau khi loại bỏ toàn bộ tín hiệu từ ngôi sao, tín hiệu của hành tinh được dự đoán là sẽ chìm trong nhiễu
Vấn đề tương tự cũng xảy ra với giao thoa kế quang học
LIGO (máy dò sóng hấp dẫn nổi tiếng) gồm hai cánh tay dài 4 km
Theo trang chính thức của LIGO, ở độ nhạy cao nhất nó có thể phát hiện sự thay đổi khoảng cách giữa các gương chỉ bằng 1/10.000 bề rộng của proton
Người ta nói điều này tương đương với việc bắt được sự thay đổi khoảng cách tới một ngôi sao gần bằng độ dày của một sợi tóc người ở khoảng cách 4,2 năm ánh sáng
Vì vậy tôi nghĩ rằng việc đặt hai kính thiên văn cách nhau 450 km và “chỉ cần” đồng bộ chúng ở mức bước sóng ánh sáng nhìn thấy cũng là chuyện có thể làm được nếu đổ đủ tiền vào
Tôi tò mò không biết nếu muốn chụp thứ gì đó trong hệ Alpha Centauri (cách 4,37 năm ánh sáng) thì kính thiên văn, gương hoặc thấu kính sẽ phải lớn đến mức nào
Tôi cũng muốn biết liệu có thể quét một vùng lớn rồi ghép nhiều ảnh nhỏ lại để tạo thành hình ảnh hay không
Tôi tự hỏi liệu điều tôi nói về hình ảnh ngoại hành tinh 1 pixel có bị coi là sai hay không
Họ nêu tranh luận thật/giả khi cho rằng hình ảnh trên trang web được liên kết là lớn hơn 1 pixel
Có một lỗi khá tinh tế trong tiêu đề HN
Đây không phải là hình ảnh trực tiếp đầu tiên của một ngoại hành tinh do JWST chụp
Có bài viết của NASA về nhiều ảnh ngoại hành tinh do JWST chụp vào tháng 3/2023
Trong bài báo gốc, từ khóa discovery trong cụm “direct image discovery” đã bị lược mất
Tức là đây là trường hợp “lần đầu tiên phát hiện” một ngoại hành tinh vốn chưa từng được biết đến bằng phương pháp chụp ảnh trực tiếp
Tôi thấy cái tên của trưởng nhóm nghiên cứu Anne-Marie Lagrange thật sự rất ngầu, nên tò mò liệu có liên quan đến tên gọi điểm Lagrange hay không
Liên kết Wikipedia giải thích điểm Lagrange
Tôi mới biết đến nhà khoa học này lần đầu nhưng sự nghiệp của bà thật ấn tượng
Liên kết Wikipedia về Anne-Marie Lagrange
Về nhận xét rằng họ “Lagrange” nghe quá hợp với khoa học, có thể nói rằng trên Scopus có tới 390 hồ sơ nhà nghiên cứu mang tên Lagrange
Đây không phải là một họ quá phổ biến, nhưng cũng không hiếm đến vậy, nên dù có hay không phải hậu duệ trực hệ của Joseph-Louis Lagrange thì trong giới học thuật vẫn có khá nhiều người mang họ này
Tôi cũng đã nghĩ y như vậy
Tôi xem đây là thêm một ví dụ của nominative determinism, tức hiện tượng tên gọi dường như ảnh hưởng đến vận mệnh
Họ trích đoạn nói rằng nhóm của Lagrange đã tạo ảnh mô phỏng hệ hành tinh khả dĩ bằng mô hình máy tính, và vì nó khớp với hình ảnh thực tế từ kính thiên văn nên họ tin đó là một hành tinh
Kiểu nghiên cứu này rất hay và tôi cũng không có lý do gì để nghi ngờ, nhưng loại mô hình như vậy là bằng chứng khá yếu để hậu thuẫn cho giả thuyết
Mô hình được tạo ra từ các giả định và kỳ vọng, nên nó không phải là dữ liệu tự thân
Họ trích đoạn giải thích rằng tín hiệu hồng ngoại mới này cũng có thể là một thiên hà nền
Mức độ bất định như vậy khiến tôi thấy khá khôi hài
Kiểu như “có vẻ chúng ta đã chụp được một thứ gì đó, nhưng thật ra nó cũng có thể là hàng chục tỷ vật thể lớn hơn và xa hơn rất nhiều”
Tuy nhiên nếu nó quay quanh một ngôi sao nhỏ ở khoảng cách 50 AU thì chắc sẽ mất khá lâu
JWST là một kỳ quan kỹ thuật
Đồng thời đây cũng là cỗ máy được thiết kế để phù hợp với giới hạn sức đẩy tên lửa của thập niên 1990, nên khi các tên lửa siêu lớn hiện đại tiếp tục được phát triển, tôi hình dung các kính thiên văn không gian trong tương lai sẽ còn tiến bộ vượt bậc
Ước mơ của tôi là một ngày nào đó kính thiên văn sẽ phát triển đến gần kiểu “khoảnh khắc Van Leeuwenhoek”, khi kính hiển vi lần đầu mở ra thế giới vi sinh vật
Khi đó có lẽ chúng ta sẽ có thể nhìn thấy trong nháy mắt những con tàu vũ trụ chen chúc khắp thiên hà
Đồng thời tôi cũng thấy tiếc vì nếu phát triển một bản song sinh của JWST, hay thêm nhiều thiết bị tương tự, thì chi phí bổ sung có lẽ cũng không quá lớn
Giờ lại còn có tên lửa của SpaceX, nên có thể thử những bước đi táo bạo hơn
Không dễ để phát triển một tải trọng lớn cỡ JWST với giả định dựa trên một phương tiện phóng còn chưa được kiểm chứng
Thực tế là trước khi lên kế hoạch cho một sứ mệnh kéo dài hàng chục năm, người ta phải chờ đến khi thứ đang ở giai đoạn “đang phát triển” được kiểm chứng xong
Thật thú vị khi kỹ thuật quan sát được dùng lần này có xu hướng giúp phát hiện hành tinh dễ hơn khi nó ở xa ngôi sao hơn
Ngược lại, các kỹ thuật hiện đang được dùng rộng rãi như dịch chuyển Doppler hay đường cong ánh sáng lại thuận lợi hơn cho việc phát hiện các hành tinh nằm sát sao chủ
Kết hợp cả hai phương pháp sẽ giúp hiểu rõ hơn về phân bố của các hành tinh
Đây cũng là lần đầu tôi biết đã có nhiều ngoại hành tinh được chụp trực tiếp đến vậy
Liên kết Wikipedia về danh sách các ngoại hành tinh đã được quan sát trực tiếp
Không phải tôi muốn hạ thấp thành tựu của JWST, mà là không có cái nào trong số đó là không đáng kinh ngạc
Bài báo có chỗ viết nhầm JWST thành JSWT
Tôi tự hỏi có ai ở đây có thể sửa được không