Năm vừa qua là một thời gian thú vị cho những người tham gia vào việc săn lùng các hành tinh ngoài mặt trời và các thế giới có thể ở được. Vào tháng 8 năm 2016, các nhà nghiên cứu từ Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO) đã xác nhận sự tồn tại của ngoại hành tinh gần nhất với Trái đất (Proxima b) chưa được phát hiện. Điều này đã được theo dõi một vài tháng sau đó (tháng 2 năm 2017) với thông báo về một hệ thống bảy hành tinh xung quanh TRAPPIST-1.
Việc phát hiện ra những hành tinh này và các hành tinh ngoài mặt trời khác (và tiềm năng của chúng để tổ chức sự sống) là một chủ đề bao quát tại hội nghị thảo luận đột phá năm nay. Diễn ra từ ngày 20 đến 21 tháng 4, hội nghị được tổ chức bởi Khoa Vật lý của Đại học Stanford và được tài trợ bởi Trung tâm Vật lý thiên văn và Sáng kiến đột phá Harvard-Smithsonian.
Được thành lập vào năm 2015 bởi Yuri Milner và vợ Julia, Sáng kiến đột phá được tạo ra để khuyến khích khám phá các hệ sao khác và tìm kiếm trí thông minh ngoài hành tinh (SETI). Ngoài việc chuẩn bị những gì rất có thể là nhiệm vụ đầu tiên cho một hệ thống sao khác (Đột phá Starshot), họ cũng đang phát triển những gì sẽ là thế giới Tìm kiếm tiên tiến nhất cho các nền văn minh ngoài Trái đất (Đột phá Nghe).
Ngày đầu tiên của hội nghị có các bài thuyết trình đề cập đến những khám phá ngoại hành tinh gần đây xung quanh các ngôi sao loại M (hay còn gọi là sao lùn đỏ) và những chiến lược khả thi nào sẽ được sử dụng để nghiên cứu chúng. Ngoài việc giải quyết rất nhiều hành tinh trên mặt đất đã được phát hiện xung quanh các loại sao này trong những năm gần đây, các bài thuyết trình cũng tập trung vào cách thức và thời điểm sự sống có thể được xác nhận trên các hành tinh này.
Một bài thuyết trình như vậy có tiêu đề Quan sát SETI của Proxima b và Ngôi sao lân cận, được tổ chức bởi Tiến sĩ Svetlana Berdyugina. Ngoài việc là giáo sư vật lý thiên văn tại Đại học Freiburg và là thành viên của Viện Vật lý Mặt trời Kiepenheuer, Tiến sĩ Berdyugina còn là một trong những thành viên sáng lập của Tổ chức Hành tinh - một đội ngũ giáo sư, nhà vật lý thiên văn, kỹ sư, doanh nhân quốc tế và các nhà khoa học dành riêng cho việc phát triển các kính thiên văn tiên tiến.
Như cô đã chỉ ra trong quá trình thuyết trình, các dụng cụ và phương pháp tương tự được sử dụng để nghiên cứu và mô tả các ngôi sao ở xa có thể được sử dụng để xác nhận sự hiện diện của các lục địa và thảm thực vật trên bề mặt của các ngoại hành tinh xa xôi. Chìa khóa ở đây - như đã được chứng minh qua nhiều thập kỷ quan sát Trái đất - là quan sát ánh sáng phản xạ (hay đường cong ánh sáng ánh sáng) đến từ bề mặt của chúng.
Các phép đo của đường cong ánh sáng sao được sử dụng để xác định loại sao là gì và quá trình nào đang hoạt động trong đó. Các đường cong ánh sáng cũng thường xuyên được sử dụng để phân biệt sự hiện diện của các hành tinh xung quanh các ngôi sao - aka. Phương pháp Chuyển tuyến, trong đó một hành tinh đi qua phía trước một ngôi sao gây ra sự giảm độ sáng có thể đo được - cũng như xác định kích thước và chu kỳ quỹ đạo của hành tinh.
Khi được sử dụng cho mục đích thiên văn học hành tinh, việc đo đường cong ánh sáng của các thế giới như Proxima b không chỉ cho phép các nhà thiên văn học có thể nhận ra sự khác biệt giữa khối lượng mặt đất và đại dương, mà còn nhận ra sự hiện diện của các hiện tượng khí tượng. Chúng bao gồm các đám mây, các biến thể định kỳ trong albedo (tức là thay đổi theo mùa) và thậm chí sự hiện diện của các dạng sống quang hợp (còn gọi là thực vật).
Ví dụ, và được minh họa bằng sơ đồ trên, thảm thực vật màu xanh lá cây hấp thụ gần như tất cả các phần màu đỏ, xanh lục và xanh lam (RGB) của quang phổ, nhưng phản xạ ánh sáng hồng ngoại. Loại quá trình này đã được các vệ tinh quan sát Trái đất sử dụng trong nhiều thập kỷ để theo dõi các hiện tượng khí tượng, đo lường phạm vi rừng và thảm thực vật, theo dõi sự mở rộng của các trung tâm dân số và theo dõi sự phát triển của các sa mạc.
Ngoài ra, sự hiện diện của các chất sinh học gây ra bởi chất diệp lục có nghĩa là ánh sáng RGB phản xạ sẽ bị phân cực cao trong khi ánh sáng UR sẽ bị phân cực yếu. Điều này sẽ cho phép các nhà thiên văn học cho biết sự khác biệt giữa thảm thực vật và thứ gì đó đơn giản là màu xanh lá cây. Để thu thập thông tin này, cô nói, sẽ yêu cầu công việc của các kính thiên văn ngoài trục vừa lớn và có độ tương phản cao.
Chúng được dự kiến bao gồm Kính thiên văn Colossus, một dự án cho một kính thiên văn khổng lồ đang được Quỹ Hành tinh dẫn đầu - và Tiến sĩ Berdyugina là người dẫn đầu dự án. Sau khi hoàn thành, Colossus sẽ là kính viễn vọng quang học và hồng ngoại lớn nhất thế giới, chưa kể đến kính viễn vọng lớn nhất được tối ưu hóa để phát hiện sự sống ngoài hệ mặt trời và các nền văn minh ngoài trái đất.
Nó bao gồm 58 kính viễn vọng 8 mét ngoài trục độc lập, kết hợp hiệu quả giao thoa kính viễn vọng của chúng để cung cấp độ phân giải hiệu quả 74 mét. Ngoài Colossus, Quỹ Hành tinh cũng chịu trách nhiệm về Công cụ tìm kiếm ExoLife (ELF). Kính viễn vọng 40 m này sử dụng nhiều công nghệ tương tự sẽ đi vào Colossus và dự kiến sẽ là kính viễn vọng đầu tiên tạo ra bản đồ bề mặt của các ngoại hành tinh gần đó.
Và sau đó, có ánh sáng phân cực từ khí quyển của kính thiên văn ngoài hành tinh (PLANETS) gần đó, hiện đang được xây dựng ở Haleakala, Hawaii (dự kiến hoàn thành vào tháng 1 năm 2018). Ở đây cũng vậy, kính thiên văn này là một trình diễn công nghệ cho những gì cuối cùng sẽ biến Colossus thành hiện thực.
Ngoài Quỹ Hành tinh, các kính viễn vọng thế hệ tiếp theo khác cũng dự kiến sẽ tiến hành các nghiên cứu quang phổ chất lượng cao về các ngoại hành tinh ở xa. Nổi tiếng nhất trong số này là Kính viễn vọng NASA James Jamesb của NASA, dự kiến sẽ ra mắt vào năm tới.
Và hãy chắc chắn xem video của Tiến sĩ Berdyugina trình bày đầy đủ dưới đây:
