Nhờ có vệ tinh Kepler, giờ đây chúng ta đã biết về ba hành tinh quay quanh các hệ sao đôi.
Đầu năm 2012, các nhà thiên văn học tuyên bố rằng vệ tinh Kepler đã tìm thấy hai hành tinh khí khổng lồ bổ sung - mà họ đã dán nhãn Kepler-34b và Kepler-35b - quay quanh nhị phân hoặc hệ thống sao đôi. Các hành tinh có kích thước xấp xỉ Sao Thổ. Chỉ có một hành tinh khác quay quanh một ngôi sao đôi - Kepler-16b - đã được quan sát trước đó; khám phá của nó đã được công bố vào tháng 9 năm 2011. Sự hợp tác của Kepler đã báo cáo hai hành tinh gần đây nhất của sao đôi vào ngày 11 tháng 1 năm 2012, trong tạp chí Thiên nhiên.
Hệ thống Kepler-35. Nghệ sĩ: Lynette Cook / ngoại vi.spaceart.org
Kepler-34b quay quanh hai ngôi sao giống như mặt trời của nó sau mỗi 288 ngày và các ngôi sao quay quanh nhau cứ sau 28 ngày. Kepler-35b quay quanh các ngôi sao máy chủ nhỏ hơn và mát hơn sau mỗi 131 ngày và cặp sao này quay quanh nhau cứ sau 21 ngày. Các hành tinh cư trú quá gần với các ngôi sao mẹ của chúng nằm trong khu vực có thể ở được tại thành phố - một khu vực nơi nước lỏng có thể tồn tại trên bề mặt hành tinh.
Các hành tinh quay quanh các ngôi sao đôi trước đây là nội dung của tiểu thuyết Issac Asimov và phim George Lucas. Nhưng các tác giả của Thiên nhiên bài viết ước tính rằng cho hệ thống nhị phân ngắn hạn - trong đó hai ngôi sao quay quanh nhau theo thời gian tương tự như các thời điểm được đề cập ở trên - ít nhất 1% trong số chúng sẽ lưu trữ các hành tinh. Điều này lên tới hàng triệu hệ thống, ít nhất là chưa kể đến các hệ thống đôi thời gian dài hơn (một số sao đôi phải mất nhiều năm để quay quanh nhau một lần) mà Thiên nhiên bài viết không phân tích.
Kepler 34b, Được phép của W. Wilson et al.
Theo báo cáo này, vệ tinh Kepler hiện đang có 2.326 ứng cử viên ngoại hành tinhhoặc các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác ngoài mặt trời của chúng ta, nhưng - ngoài ba hành tinh được đề cập ở trên - tất cả các hành tinh này đều quay quanh các ngôi sao đơn lẻ. Trong khi đó, khoảng một phần ba của tất cả các hệ sao trong Dải Ngân hà được cho là hệ nhị phân, trong đó hai ngôi sao bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn quay quanh nhau. Chỉ có một số ít các hệ thống khác được cho là bao gồm hơn hai ngôi sao. Ngôi sao Castor trong chòm sao Song Tử được cho là một hệ thống sao sextuple: ba cặp nhị phân quay quanh!
Vệ tinh Kepler, được đặt tên để vinh danh nhà thiên văn học thế kỷ 17, ông Julian Kepler, được phóng vào năm 2009 với nhiệm vụ chính xác là định vị các ngoại hành tinh giống Trái đất, các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác. Trước Kepler, trong khi một số ngoại hành tinh đã được phát hiện trong quá khứ, tất cả chúng đều là những hành tinh rất lớn như Sao Mộc. Các hành tinh rất lớn, trong khi tương đối dễ phát hiện, không cung cấp khả năng có sự sống giống Trái đất. Vệ tinh Kepler đã cung cấp cho chúng ta cái nhìn về cảnh quan hành tinh đa dạng mà thiên hà của chúng ta cung cấp.
Nghệ sĩ dựng hình mô tả mô tả các hệ thống nhiều hành tinh được phát hiện bởi sứ mệnh NASA Kepler. Trong số hàng trăm hệ thống hành tinh ứng cử viên, các nhà khoa học trước đây đã xác minh sáu hệ thống có nhiều hành tinh chuyển tiếp (ký hiệu ở đây là màu đỏ). Giờ đây, các quan sát của Kepler đã xác minh các hành tinh (hiển thị ở đây màu xanh lá cây) trong 11 hệ thống hành tinh mới. Nhiều trong số các hệ thống này chứa các ứng cử viên hành tinh bổ sung chưa được xác minh (hiển thị ở đây màu tím đậm). Để tham khảo, tám hành tinh của hệ mặt trời được hiển thị màu xanh lam. Tín dụng: NASA Ames / Jason Steffen, Trung tâm vật lý thiên văn hạt Fermilab
Vệ tinh Kepler cũng đang tìm kiếm đặc biệt gần với các hệ thống sao đôi để xem loại hành tinh nào chúng lưu trữ. Những phát hiện này sẽ cung cấp manh mối quan trọng về cách các hệ thống này hình thành. Là các hệ sao đôi được hình thành thông qua sự va chạm của các hệ sao riêng biệt, hay các nhị phân này hình thành từ cùng một thứ sao sao hay sao? Các hệ sao đôi có nhiều khả năng lưu trữ các hành tinh hơn các hệ sao đơn không? Kepler hy vọng sẽ bắt đầu trả lời nhiều câu hỏi này.
Các nhà thiên văn học phát hiện các hệ sao nhị phân theo một số cách khác nhau. Một số nhị phân đủ gần để được giải quyết bằng quang học qua kính viễn vọng. Chúng ta thực sự có thể thấy hai ngôi sao riêng biệt! Đối với các hệ sao xa hơn, phải sử dụng các phương pháp thông minh hơn.
Đo độ chói hoặc độ sáng của các điểm sáng ở xa cung cấp manh mối về việc liệu chúng có thực sự không phải là sao đôi hay không. Hệ thống Algol, Ngôi sao quỷ, được tìm thấy trong chòm sao Perseus, được các nhà thám hiểm đầu tiên nhận thấy có độ sáng khác nhau. Cho đến năm 1783, các nhà khoa học đầu tiên đã ghi lại độ sáng của nó thay đổi theo một kiểu lặp đi lặp lại, mờ dần khoảng ba ngày trong 10 giờ. Họ đề xuất rằng Algol thực sự là một hệ thống nhị phân với một ngôi sao che khuất cái kia trong 10 giờ.
Tần số của ánh sáng phát ra từ hệ thống sao cũng được sử dụng để xác định bản chất của hệ thống. Các ngôi sao, như mặt trời của chúng ta, tạo ra bức xạ điện từ trên một dải tần số hoặc màu sắc. Mặt trời của chúng ta thực sự tạo ra ánh sáng nhìn thấy được, nhưng cũng có sóng hồng ngoại và sóng vô tuyến ở phía tần số thấp của quang phổ, cũng như bức xạ tia cực tím và tia X ở các dải tần số cao hơn. Những sóng điện từ này hoạt động tương tự như sóng âm thanh mà chúng ta quen thuộc hơn. Tất cả chúng tôi đều nhận thấy hiệu ứng Doppler khi các phương tiện có còi báo động đã vượt qua chúng tôi: sóng âm thanh di chuyển về phía chúng tôi trở nên cao hơn hoặc tần số cao hơn, sóng âm thanh di chuyển ra xa chúng tôi trở nên thấp hơn. Hiệu ứng tương tự xảy ra với sóng điện từ là ánh sáng. Các nhà thiên văn học có thể đo ánh sáng từ các hệ nhị phân này đồng thời trở nên lặp đi lặp lại cao hơn và thấp hơn, cho phép chúng ta xác định rằng trên thực tế có hai ngôi sao di chuyển tới và đi khỏi chúng ta.
Vệ tinh Kepler, phi hành gia săn bắn hành tinh. Tín dụng hình ảnh: NASA
Ngày nay, một khi các nhà thiên văn tìm thấy một hệ sao đôi, nhiệm vụ có thể chuyển sang phát hiện bất kỳ hành tinh nào có thể có trong hệ thống. Vệ tinh Kepler sử dụng một phương pháp rất giống với phép đo độ sáng nói trên. Kepler duy trì máy ảnh của mình trên một phần đặc biệt của bầu trời, hướng tới các chòm sao Cygnus, Lyra và Draco. Sau đó, nó kiên nhẫn chờ đợi cho đến khi một trong những ngôi sao trong giây lát chìm trong độ sáng. Đây là tín hiệu của một ngoại hành tinh. Sự mờ đi này được hiểu là một hành tinh xuyên qua khuôn mặt của ngôi sao. Bằng cách đo lượng mờ và tần suất xuất hiện, các đặc tính của hành tinh, như kích thước và khối lượng, có thể được xác định. Với một chút thông tin này, có thể xác định xem hành tinh này giống Trái đất hay giống với các hành tinh khí khổng lồ ở ngoài cùng của hệ mặt trời của chúng ta, như Sao Mộc.
Mặc dù phát hiện gần đây về các hành tinh giống Trái đất cũng như các hành tinh quay quanh các ngôi sao đôi, vệ tinh Kepler đang mang đến cho chúng ta một cái nhìn tuyệt vời về cảnh quan mặt trời đa dạng.