Tại sao các nhà thiên văn học phấn khích về phổ ánh sáng khả kiến thu được trực tiếp đầu tiên - hay dải cầu vồng có màu nhìn thấy - bị dội lại từ bề mặt của một hành tinh ngoại?
Khái niệm Nghệ sĩ của 51 Pegasi b - đôi khi được đặt tên không chính thức là Bellerophon. Hình ảnh thông qua Tiến sĩ Seth Shostak / SPL.
Trong một bước tiến khổng lồ trong việc khám phá các ngoại hành tinh, các nhà thiên văn học ở Chile đã tuyên bố vào ngày 22 tháng 4 năm 2015 rằng họ đã sử dụng 51 Pegasi b - a sao Mộc nóng, nằm cách Trái đất khoảng 50 năm ánh sáng theo hướng chòm sao Pegasus của chúng ta - để có được phát hiện trực tiếp lần đầu tiên về quang phổ ánh sáng khả kiến phản chiếu từ bề mặt exoplanet. Họ phấn khởi! Và đây là tại sao.
Ngoại hành tinh 51 Pegasi b sẽ mãi mãi được nhớ đến khi ngoại hành tinh được xác nhận đầu tiên được tìm thấy quay quanh một ngôi sao bình thường như mặt trời của chúng ta. Đó là vào năm 1995, và bây giờ hơn 1900 ngoại hành tinh trong 1200 hệ thống hành tinh đã được xác nhận, và hàng tỷ người khác bị nghi ngờ trong Dải Ngân hà của chúng ta.
Sự tập hợp của quang phổ ánh sáng là một công cụ mạnh mẽ cho các nhà thiên văn học. Công cụ này cuối cùng sẽ cho phép các nhà thiên văn học biết những nguyên tố hóa học nào có trong bầu khí quyển của các ngoại hành tinh như 51 Pegasi b.
Và cái này Đầu tiên phát hiện trực tiếp phổ ánh sáng khả kiến từ ngoại hành tinh là một bước tuyệt vời. Nó cho thấy rằng hơn những phát hiện như vậy sẽ theo sau, giống như việc phát hiện ra hàng ngàn ngoại hành tinh khác sau khi phát hiện ra 51 Pegasi b. Điều đó có nghĩa là công nghệ của chúng tôi đã phát triển đến mức có thể phát hiện trực tiếp quang phổ ánh sáng khả kiến từ các ngoại hành tinh. Điều đó thật thú vị, không chỉ bởi vì các nhà thiên văn học muốn biết những gì ngoài kia (quang phổ có thể tiết lộ một số đặc điểm vật lý của các ngoại hành tinh), mà còn bởi vì một ngày nào đó chúng ta có thể sử dụng quang phổ ngoại hành tinh để phát hiện các dấu hiệu sinh học đầu tiên - ít nhất là dấu hiệu của sự sống cho sự sống tồn tại - từ bầu khí quyển ngoại hành tinh.
Thông báo này, nhân tiện, đến trong cùng một tuần mà NASA đã công bố một sáng kiến mới lớn cho một nỗ lực hợp tác cho các tìm kiếm cuộc sống ngoài hành tinh. Tìm hiểu thêm về sáng kiến mới của NASA, được gọi là NExSS, tại đây.
Trước khi phát hiện trực tiếp phổ ánh sáng khả kiến mới từ ngoại hành tinh này, các nhà thiên văn học chỉ có thể nghiên cứu bầu khí quyển ngoài hành tinh nếu ngoại hành tinh và ngôi sao của nó được xếp thẳng hàng với Trái đất, để chúng ta có thể phát hiện ra quá cảnh ngoài hành tinh phía trước ngôi sao của nó. Tìm hiểu thêm về các loại nghiên cứu từ nhà thiên văn học Sara Seager tại MIT.
Hiện tại, phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để kiểm tra bầu khí quyển exoplanet là quan sát phổ sao Star chủ vì nó được lọc qua bầu khí quyển hành tinh trong quá trình hành tinh đi trước ngôi sao của nó. Kỹ thuật này được gọi là quang phổ truyền.
Nó chỉ hoạt động, rõ ràng, khi hành tinh và ngôi sao của nó được xếp thẳng hàng với Trái đất theo cách mà quá cảnh có thể xảy ra. Do các quan sát về quá cảnh là một trong những cách chính của các ngoại hành tinh hiện được phát hiện, nên kỹ thuật này hoạt động với nhiều ngoại hành tinh đã biết, nhưng nó là một kỹ thuật rất hạn chế sẽ chỉ hoạt động cho các hệ thống ngoại hành tinh được liên kết cụ thể.
Kỹ thuật mới được sử dụng với 51 Pegasi b - đôi khi được gọi một cách không chính thức là Bellerophon - không phụ thuộc vào việc tìm kiếm một hành tinh quá cảnh. Vì vậy, kỹ thuật này có khả năng có thể được sử dụng để nghiên cứu thêm hàng tỷ ngoại hành tinh được cho là tồn tại trong dải ngân hà của chúng ta.
Các nhà thiên văn học trực tiếp thu được quang phổ từ ánh sáng bị dội lại từ 51 Pegasi b didn đề cập đến sinh trắc học trong tuyên bố của họ ngày 22 tháng Tư. Những nghiên cứu về sinh học trong tương lai này đang được các nhà thiên văn học thảo luận, nhưng vẫn còn ở phía xa.Thay vào đó, nhà thiên văn học người Bồ Đào Nha, ông Jorge Martin, hiện đang là nghiên cứu sinh tại Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO) ở Chile, người đứng đầu nghiên cứu mới 51 Pegasi b, cho biết:
Loại kỹ thuật phát hiện này có tầm quan trọng khoa học lớn, vì nó cho phép chúng ta đo khối lượng thực của hành tinh và độ nghiêng quỹ đạo, điều cần thiết để hiểu đầy đủ hơn về hệ thống. Nó cũng cho phép chúng ta ước tính độ phản xạ của hành tinh, hay albedo, có thể được sử dụng để suy ra thành phần của cả bề mặt và bầu khí quyển của hành tinh.
Đó là những kết quả mà họ thực sự có thể đạt được tại thời điểm này thông qua quan sát cụ thể này. 51 Pegasi b được phát hiện có khối lượng khoảng một nửa so với Sao Mộc và quỹ đạo có độ nghiêng khoảng chín độ so với hướng về Trái đất. Hành tinh này dường như cũng lớn hơn Sao Mộc có đường kính và có độ phản xạ cao. Đây là những đặc tính điển hình cho một Sao Mộc nóng rất gần với ngôi sao mẹ của nó và tiếp xúc với ánh sao cực mạnh.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng thiết bị HARPS trên kính viễn vọng ESO 3,6 mét tại Đài thiên văn La Silla ở Chile để quan sát 51 Pegasi b. Họ nói HARPS rất cần thiết cho công việc của họ, nhưng cũng cho biết thực tế là kết quả của họ thu được bằng kính viễn vọng ESO 3,6 mét, có một phạm vi ứng dụng hạn chế với kỹ thuật này, là một tin tức thú vị cho các nhà thiên văn học. Các thiết bị hiện có như thế này sẽ bị vượt qua bởi các thiết bị tiên tiến hơn nhiều trên các kính thiên văn lớn hơn, như Kính thiên văn rất lớn ESO, và Kính viễn vọng cực lớn châu Âu trong tương lai, họ nói. Nhà thiên văn học Nuno Santos, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết:
Bây giờ chúng tôi đang háo hức chờ đợi ánh sáng đầu tiên của máy quang phổ ESPRESSO trên VLT để chúng tôi có thể nghiên cứu chi tiết hơn về hệ thống hành tinh này và các hành tinh khác.
Blog Exoplanetology mô tả làm thế nào bạn có thể ex exazeaze tại 51 Pegasi b. Thật tuyệt
Điểm mấu chốt: Các nhà thiên văn học đã thu được phổ ánh sáng nhìn thấy trực tiếp đầu tiên từ một ngoại hành tinh, 51 Pegasi b, nằm cách Trái đất khoảng 50 năm ánh sáng. Họ đã sử dụng các quan sát của mình để tìm ra một khối lượng chính xác hơn (một nửa so với sao Mộc) và độ nghiêng quỹ đạo (9 độ so với hướng Trái đất), và họ bày tỏ sự phấn khích về một số kết quả mạnh mẽ chắc chắn sẽ đến sau, khi quang phổ ngoại hành tinh nhiều hơn thường xuyên thu được và nghiên cứu.