Kính thiên văn Webb là sự kế thừa của Hubble, do ra mắt vào năm 2021. Một nghiên cứu mới cho biết nó sẽ đủ mạnh để tìm kiếm chữ ký sự sống trong bầu khí quyển của 7 hành tinh có kích thước Trái đất trong hệ thống TRAPPIST-1, chỉ 39 năm ánh sáng xa.
Khái niệm Nghệ sĩ của Kính viễn vọng Không gian James Webb khi nó xuất hiện một khi nó ra mắt vào quỹ đạo Trái đất vào năm 2021. Bạn muốn xem kính viễn vọng thực tế trông như thế nào bây giờ? Xem dưới cùng của bài này. Hình ảnh qua Northrop Grumman / JWST.
Chỉ cách Trái đất 39 năm ánh sáng - ngay bên cạnh, nói về mặt vũ trụ - có một hệ mặt trời với bảy hành tinh đá có kích thước Trái đất. Hệ thống được gọi là TRAPPIST-1. Tất cả bảy hành tinh của nó đều hấp dẫn và ba trong số chúng quay quanh khu vực có thể ở ngôi sao của chúng, nơi nhiệt độ có thể cho phép nước lỏng tồn tại trên chúng.
Những thế giới này đã là chủ đề của nhiều nghiên cứu trong vài năm qua, nhưng có những giới hạn đối với những gì các kính viễn vọng hiện tại có thể tìm hiểu thêm về chúng. Hơn nữa, đã có một cuộc tranh luận về việc Kính viễn vọng Không gian James Webb - người kế nhiệm của Hubble, dự kiến ra mắt vào tháng 3 năm 2021 - sẽ đủ mạnh để phát hiện các dấu hiệu sự sống ở khoảng cách của các hành tinh có kích thước Trái đất này, nếu thực sự có dấu hiệu sự sống tồn tại ở đó Nhưng bây giờ, một nghiên cứu mới cho biết, vâng, Webb sẽ có thể phân tích bầu khí quyển của họ để lấy sinh trắc học. Hơn nữa, nghiên cứu cho biết, phân tích này có thể được thực hiện chỉ trong một năm, mặc dù các đám mây trong các hành tinh khí quyển của khí quyển có thể gây ra vấn đề.
Bài báo mới được xuất bản lần đầu vào ngày 21 tháng 6 năm 2019 Tạp chí thiên vănvà nghiên cứu được dẫn dắt bởi Jacob Lustig-Yaeger, một sinh viên thiên văn học tại Đại học Washington.
Theo Lustig-Yaeger:
Kính thiên văn Webb đã được chế tạo và chúng tôi có ý tưởng về cách nó sẽ vận hành. Chúng tôi đã sử dụng mô hình máy tính để xác định cách sử dụng kính viễn vọng hiệu quả nhất để trả lời câu hỏi cơ bản nhất mà chúng tôi muốn hỏi, đó là: Có ngay cả bầu khí quyển trên các hành tinh này hay không?
Nghệ sĩ khái niệm về 7 hành tinh ngoại cỡ Trái đất trong hệ thống hành tinh TRAPPIST-1. Hình ảnh qua R. Hurt / T. Pyle / NASA / JPL-Caltech / WOSU.
Tất cả bảy hành tinh được biết đến trong hệ thống TRAPPIST-1 đều có đá và có kích thước tương tự Trái đất. Tất cả chúng đều quay gần ngôi sao của chúng, nhưng vì ngôi sao lùn đỏ và lạnh hơn mặt trời, điều đó có nghĩa là ba trong số các hành tinh vẫn ở trong vùng có thể ở của ngôi sao, nơi nhiệt độ có thể tạo ra nước lỏng, tùy thuộc vào các yếu tố khác như loại khí quyển. Người ta hy vọng rằng hầu hết hoặc tất cả các hành tinh đều có bầu khí quyển, nhưng điều đó chưa được biết đến. Kính viễn vọng Webb sẽ có thể xác nhận điều đó và phân tích các bầu khí quyển đó để biết các sinh học, khí như oxy hoặc metan có thể biểu thị sự sống trên bề mặt. Theo Lustig-Yaeger:
Có một câu hỏi lớn trong lĩnh vực này ngay bây giờ liệu các hành tinh này thậm chí có bầu khí quyển, đặc biệt là các hành tinh trong cùng. Một khi chúng ta đã xác nhận rằng có bầu khí quyển, vậy thì chúng ta có thể học được gì về mỗi bầu khí quyển hành tinh, các phân tử tạo nên nó?
Nghiên cứu cho thấy rằng kính viễn vọng Webb sẽ có thể phát hiện và phân tích bất kỳ bầu khí quyển nào khá nhanh, trong một năm hoặc lâu hơn. Vì các hành tinh đều gần với ngôi sao của chúng, điều đó có nghĩa là thời gian vận chuyển của chúng - thời gian để một hành tinh đi qua trước ngôi sao của nó theo quan điểm của chúng ta - tương đối ngắn. Webb sẽ có thể xác nhận bầu khí quyển (hoặc không) trong 10 lần chuyển hoặc ít hơn.
Nghệ sĩ khái niệm TRAPPIST-1e, mà các nhà khoa học cho rằng có cơ hội tốt nhất để có một bầu không khí có thể ở được và một đại dương như Trái đất. Hình ảnh qua NOAA / Nghịch đảo.
Tuy nhiên, điều này cũng phụ thuộc vào việc những bầu khí quyển đó có mây hay không. Nếu một hành tinh có bầu khí quyển mây dày như sao Kim, nó có thể mất tới 30 lần đi để xác nhận nó. Vì vậy, kính viễn vọng Webb vẫn có thể làm điều đó, sẽ mất nhiều thời gian hơn, Lustig-Yaeger nói:
Nhưng đó vẫn là một mục tiêu có thể đạt được. Điều đó có nghĩa là ngay cả trong trường hợp các đám mây trên cao thực tế, kính viễn vọng James Webb vẫn có khả năng phát hiện sự hiện diện của khí quyển, điều mà trước khi bài báo của chúng ta chưa được biết đến.
Khả năng phát hiện kính viễn vọng không gian của James Webb trong việc phát hiện bầu khí quyển của các hành tinh đá nhỏ hơn rất thú vị, vì các kính viễn vọng khác trú ẩn đã có thể thực hiện được. Nó dễ dàng hơn rất nhiều với các hành tinh khí khổng lồ như Sao Mộc, nhưng khó khăn với các hành tinh nhỏ hơn khi chúng ở rất xa.
Một khả năng khác là Webb sẽ tìm thấy bằng chứng về nước rằng các hành tinh bị mất khi hệ thống trẻ hơn nhiều và ngôi sao nóng hơn nhiều. Trong những trường hợp như vậy, một bầu không khí có thể chứa oxy phi sinh học - không phải do sự sống tạo ra - đó có thể là một tín hiệu tích cực sai về sinh học hoạt động. Các nhà khoa học sẽ cần phải xác định xem oxy là sinh học hay phi sinh học.
Nghệ sĩ khái niệm về bề mặt của TRAPPIST-1f. Hình ảnh qua nghịch đảo.
Kính thiên văn vũ trụ James Webb sẽ là vô giá để nghiên cứu các hành tinh đá như Trái đất, các nhà thiên văn học cho biết, và nhiều thế giới đá khác đang được phát hiện mọi lúc trong không gian rộng lớn của thiên hà Milky Way của chúng ta. Người ta ước tính rằng có hàng tỷ thế giới như vậy trong thiên hà của chúng ta và Webb có thể cung cấp bằng chứng thuyết phục đầu tiên cho sự sống trên một (hoặc nhiều) trong số chúng. Tuy nhiên, ngay cả khi nó không có giá trị, nó sẽ giúp cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về các hành tinh này. Theo ghi nhận của sinh viên tiến sĩ thiên văn học Andrew Lincowski:
Bằng cách thực hiện nghiên cứu này, chúng tôi đã xem xét: các tình huống tốt nhất cho Kính viễn vọng Không gian James Webb là gì? Nó sẽ có khả năng làm gì? Bởi vì chắc chắn sẽ có nhiều hành tinh có kích thước Trái đất được tìm thấy trước khi nó ra mắt vào năm 2021.
Hệ thống hành tinh TRAPPIST-1 là duy nhất trong số các hệ thống được biết đến cho đến nay, với bảy hành tinh ngoại cỡ Trái đất. Bất cứ ai trong số họ có thể có cuộc sống? Họ là những ứng cử viên lý tưởng để nghiên cứu thêm bởi Webb, có thể giúp trả lời câu hỏi hấp dẫn đó trong tương lai gần. Như Lustig-Yaeger đã thêm:
Nó khó có thể hình dung trong lý thuyết về một hệ hành tinh phù hợp với James Webb hơn TRAPPIST-1.
Vào ngày 28 tháng 8 năm 2019, NASA thông báo rằng hai nửa của Kính viễn vọng Không gian James Webb hiện đã được kết nối thành công. Kính thiên văn đang được lắp ráp tại các cơ sở của Northrop Grumman, ở Bãi biển Redondo, California. Đọc thêm.
Điểm mấu chốt: Lần đầu tiên, các nhà khoa học sẽ có thể nghiên cứu bầu khí quyển của bảy ngoại hành tinh có kích thước Trái đất trong hệ thống TRAPPIST-1, sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb, người kế nhiệm Hubble, do ra mắt vào năm 2021.