Mô tả của một nghệ sĩ về 51 Pegasi b, ngoại hành tinh đầu tiên được tìm thấy quay quanh một ngôi sao giống như mặt trời.
(Ảnh: © NASA / JPL-Caltech)
Paul M. Sutter là một nhà vật lý thiên văn tại Đại học bang Ohio, máy chủ của Hỏi một người không gian và Đài phát thanh không gianvà tác giả của "Vị trí của bạn trong vũ trụ."Sutter đã đóng góp bài viết này cho Tiếng nói chuyên gia của Space.com: Op-Ed & Insights.
Các giải thưởng Nobel vật lý gần đây nhất đã bị chia rẽ giữa Jim Peebles, một nhà nghiên cứu vũ trụ học, và một cặp nhà thiên văn học người Thụy Sĩ, Michel Mayor và Didier Queloz.
Thị trưởng và Queloz tìm thấy người đầu tiên ngoại hành tinh quay quanh một ngôi sao giống như mặt trời, đó là một khám phá mang tính bước ngoặt vì hai lý do: nó cho thấy rằng mặt trời không phải là ngôi sao duy nhất chứa một gia đình các hành tinh (thứ mà chúng ta đã hình dung từ lâu nhưng chưa bao giờ chứng minh), và cả vũ trụ thực sự , thực sự kỳ lạ.
Bắt đầu
Người đọc cẩn thận sẽ lưu ý trong đoạn văn trên rằng tôi đã rất rõ ràng trong cách diễn đạt của mình: Thị trưởng và Queloz đã phát hiện ra ngoại hành tinh đầu tiên quay quanh a nắng sao, không phải ngoại hành tinh đầu tiên. Khoản tín dụng đó thuộc về Aleksander Wolazczan và Dale Frail vào năm 1992. Và trên thực tế, họ đã có một thỏa thuận hai đối một, tìm thấy hai hành tinh quay quanh cùng một ngôi sao.
Nhưng ngôi sao đó hoàn toàn không giống mặt trời của chúng ta. Nó là một xung, một lõi còn sót lại nhanh chóng, dày đặc từ một ngôi sao khổng lồ. Pulsar đó sẽ thường xuyên bắn ra một chùm bức xạ trên Trái đất, giống như nhấp nháy của một ngọn hải đăng xa xôi - do đó có tên xung. Khi các ngoại hành tinh quay quanh lõi chết đó, chúng sẽ nhẹ nhàng kéo theo pulsar, khiến nó ngọ nguậy, điều này sẽ làm phát sinh những thay đổi tinh tế trong tần số của các xung pulsar ở đây trên Trái đất.
Mặc dù đây là một phát hiện chính cho thiên văn học, nhưng đó không chính xác là những gì chúng ta đang tìm kiếm. Chúng tôi muốn biết - và vẫn muốn biết - nếu có một Trái đất khác ngoài kia. Và trong khi khái niệm các hành tinh sống sót sau vụ nổ siêu tân tinh và vẫn quay quanh lõi còn sót lại là một vấn đề khó giải quyết, thì nó không trực tiếp giúp chúng ta săn lùng. Hơn nữa, kỹ thuật được sử dụng trên pulsar dựa vào tần số thường xuyên của các xung của nó, một mẹo mà chúng ta không thể sử dụng trên các ngôi sao thông thường.
Làm cho nó trở thành chủ đạo
Thay vào đó, chúng tôi phải xem các ngôi sao tự ngọ nguậy, và phải đến vài năm sau, các nhà thiên văn học mới hoàn thiện công nghệ để đưa ra phép đo đó.
Công nghệ dựa vào máy quang phổ, một thiết bị để phá vỡ ánh sáng từ một nguồn xa thành vô số thành phần của nó (về cơ bản là cầu vồng rất khoa học). Với quang phổ đó, các nhà thiên văn học như Thị trưởng và Queloz có thể tìm thấy chữ ký của các nguyên tố đã biết, như hydro và carbon, từ dấu vân tay mà chúng để lại trong quang phổ. Từ đó, họ có thể nhìn chằm chằm vào ngôi sao ngày này qua ngày khác, tìm kiếm những thay đổi trong quang phổ.
Và những thay đổi trong quang phổ có thể tiết lộ sự chuyển động của ngôi sao thông qua sự thay đổi Doppler. Sự thay đổi tương tự làm cho tiếng kêu cứu của xe cứu thương thay đổi cao độ khi nó đi ngang qua bạn xảy ra với ánh sáng. Khi một nguồn đang di chuyển về phía bạn, ánh sáng sẽ bị dịch chuyển về phía tần số cao hơn, xanh hơn và khi một nguồn đang rời khỏi bạn, nó sẽ giảm xuống các tần số thấp hơn, đỏ hơn.
Đây không phải là một kỹ thuật mới; Các nhà thiên văn học đã đo được sự dịch chuyển Doppler của các ngôi sao trong gần hai trăm năm.
Nhưng vào năm 1995, Thị trưởng và Queloz đã tiến thêm một bước, nâng độ chính xác của nhạc cụ của họ lên một tầm cao mới, để ý đến những thay đổi thậm chí là nhiều phút nhất.
Nếu một hành tinh quay quanh một ngôi sao, lực hấp dẫn từ hành tinh đó sẽ kéo theo ngôi sao giống như một sợi dây xích trên một con chó cứng đầu. Ngôi sao sẽ không di chuyển nhiều - các ngôi sao thường vượt xa các hành tinh của chúng theo một số bậc độ lớn - nhưng chúng vẫn sẽ di chuyển, hy vọng theo một cách có thể phát hiện được. Và vào năm 1995, cặp những người đoạt giải Nobel trong tương lai đóng đinh nó, xác nhận sự rung chuyển qua lại không thể nhầm lẫn trong quang phổ của ngôi sao 51 Pegasi, một sự chao đảo chỉ có thể được gây ra bởi một người bạn đồng hành tương đối nhỏ, không nhìn thấy được - một ngoại hành tinh trên quỹ đạo.
Chán là tốt nhất
Không có gì đặc biệt đáng chú ý về 51 Pegasi, và đó là điều khiến cho việc phát hiện ra một hành tinh ngoại ở đó rất đáng chú ý. Nó chỉ là một ngôi sao bình thường hàng ngày, ngồi cách xa khoảng 50 năm ánh sáng, với khối lượng lớn hơn khoảng 10% so với mặt trời và tuổi chỉ cao hơn một chút, lúc 6 tỷ tuổi.
Đó là một ngôi sao bình thường, sống một cuộc sống sao bình thường, với ít nhất một hành tinh trên quỹ đạo xung quanh nó. Giống như mặt trời của chúng ta.
Phát hiện của Thị trưởng và Queloz đã mở ra một thời đại mới của hoạt động săn bắn ngoại hành tinh, dẫn đến hàng trăm, và cuối cùng là hàng ngàn vụ phát hiện ngoại hành tinh được xác nhận. Bây giờ chúng rất phổ biến đến nỗi các thông báo hiếm khi thậm chí đột nhập vào tin tức và chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi chúng ta tìm thấy một cặp song sinh giống Trái đất.
Một số thích nó nóng Jupiter
Nhưng hành tinh quay quanh 51 Pegasi không giống như những gì chúng ta thấy trong hệ mặt trời của chúng ta, và thật đáng ngạc nhiên khi một trong những phản ứng đầu tiên đối với khám phá của nó là ném ra kết quả hoàn toàn như rác.
Nhưng kết quả của Thị trưởng và Queloz là không thể chối cãi, và chúng tôi đã phải đối đầu với thực tế mà 51 Pegasi trình bày cho chúng tôi. Hành tinh của nó, được đặt tên vào thời điểm đó 51 Pegasi b và bây giờ được Liên minh Thiên văn Quốc tế đặt tên là Dimidium (mặc dù một số nhà thiên văn học bám vào tên không chính thức của nó là Bellerophon), là một người khổng lồ khí khá điển hình, khoảng một nửa khối lượng Sao Mộc, hoặc gấp 150 lần khối lượng Trái đất.
Và quỹ đạo của nó chỉ có 5 triệu dặm (8 triệu km) cách xa ngôi sao mẹ của nó.
Đối với bối cảnh, đó là gần hơn bảy lần so với sao Thủy so với mặt trời của chúng ta.
Làm thế nào mà một người khổng lồ khí khổng lồ, chỉ có thể hình thành ở vùng ngoại ô của hệ mặt trời, nơi có đủ nguyên liệu thô để làm khối lượng hành tinh lên đến tỷ lệ lớn như vậy, cuộn lên rất gần với cha mẹ của nó? Chúng tôi vẫn chưa chắc chắn chính xác, nhưng chúng tôi đã đưa ra một cái tên hay cho họ: Sao Mộc nóng bỏng.
Với một quan sát tận tình, Thị trưởng và Queloz đã rút ra hai mánh khóe. Họ đã khởi động một kỷ nguyên mới của nghiên cứu thiên văn học trong các ngoại hành tinh và họ đã nâng cao hàng thập kỷ hiểu biết về cách các hành tinh hình thành. Không có gì ngạc nhiên khi họ giành được giải thưởng Nobel.
- Các hành tinh lạ kỳ lạ nhất trong ảnh
- Vô cùng nóng bỏng và vô cùng gần gũi: Những sao Mộc nóng bỏng thách thức lý thuyết
- 10 ngoại hành tinh có thể tổ chức cuộc sống ngoài hành tinh
Bạn có thể nghe podcast Ask A Spaceman trêniTunesvà trên Web tại http://www.askaspaceman.com. Đặt câu hỏi của riêng bạn trên Twitter bằng cách sử dụng #AskASpaceman hoặc theo Paul @PaulMattSutter và facebook.com/PaulMattSutter. theo dõi chúng tối trên Twitter @Spacesotcom hoặc là Facebook.
