Sau chuyến bay nổi tiếng của Sao Diêm Vương vào tháng 7 năm 2015, tàu vũ trụ New Horizons của NASA đã làm nên lịch sử lần thứ hai khi nó ầm ầm vật thể xa nhất từng được khám phá: 2014 MU69.
"Chúng tôi lập kỷ lục! Chưa bao giờ tàu vũ trụ khám phá một thứ gì đó rất xa", Alan Stern, nhà điều tra chính của New Horizons, nói sau khi bay. "Ý tôi là, nghĩ về nó. Chúng tôi là một tỷ dặm xa hơn Sao Diêm Vương, và bây giờ chúng tôi sẽ tiếp tục đi sâu vào vành đai Kuiper."
Cả Sao Diêm Vương và 2014 MU69 đều nằm trong Vành đai Kuiper, một tập hợp các tảng đá băng giá bao quanh bên ngoài hệ mặt trời. Những vật thể này được cho là các mẫu nguyên sơ từ hệ mặt trời sơ khai, được đưa ra khỏi vùng biên thông qua các tương tác hấp dẫn với các vật thể lớn hơn sẽ phát triển thành các hành tinh. Kiểm tra chúng sẽ cho thấy cái nhìn sâu sắc về những gì đang xảy ra trong hệ mặt trời trong giai đoạn đầu tiên của cuộc đời.
Còn được biết đến với biệt danh Ultima Thule (phát âm là CÔNG CỤ), MU69 là vật thể đầu tiên trong không gian được khám phá bởi một tàu vũ trụ phóng ra trước khi phát hiện ra vật thể.
Ngoài Sao Diêm Vương
Đầu năm 2003, Khảo sát thập phân hành tinh của Viện hàn lâm khoa học quốc gia khuyến nghị mạnh mẽ rằng chuyến viếng thăm Sao Diêm Vương bao gồm những con ruồi của các vật thể Vành đai Kuiper nhỏ (KBO). Quan sát nhiều mục tiêu sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về phân khúc chưa được khám phá trước đó của hệ mặt trời. Chân trời mới ra mắt năm 2006 với thêm nhiên liệu cho một con ruồi như vậy, và hệ thống thông tin và sức mạnh của nó được chuẩn bị để hoạt động ở khoảng cách ngoài quỹ đạo của Sao Diêm Vương trong nhiều năm tới.
Năm 2011, các nhà khoa học nhiệm vụ đã sử dụng kính viễn vọng trên mặt đất để bắt đầu tìm kiếm mục tiêu thứ hai, nhưng không có khám phá mới nào nằm trong tầm với của Chân trời mới. Năm 2014, Kính thiên văn vũ trụ Hubble đã tham gia tìm kiếm, định vị năm vật thể tiềm năng. Một trong số đó là 2014 MU69, được dán nhãn 1110113Y sau ngày 26 tháng 6 năm 2014, và được gọi là PT1 ("mục tiêu tiềm năng 1") sau khi nâng lên một trong hai điểm đến có thể. Vào tháng 8 năm 2015, nhóm New Horizons đã chọn 2014 MU69 làm mục tiêu tiềm năng tiếp theo.
"2014 MU69 là một lựa chọn tuyệt vời bởi vì nó chỉ là loại KBO cổ đại, được hình thành ở nơi nó quay quanh, mà Khảo sát Dec Phần trăm muốn chúng tôi bay qua," Stern nói trong một tuyên bố. "Hơn nữa, KBO này tốn ít nhiên liệu hơn để đạt được [so với các mục tiêu ứng cử viên khác], để lại nhiều nhiên liệu hơn cho máy bay, cho khoa học phụ trợ và dự trữ nhiên liệu lớn hơn để bảo vệ chống lại những điều không lường trước."
MU69 dối khoảng 1 tỷ dặm (1,6 tỷ km) ngoài Pluto.
Vào năm 2017, nhóm New Horizons đã yêu cầu các đề xuất từ công chúng về biệt danh cho KBO như một phần của chiến dịch tiếp cận cộng đồng. Quyết định cuối cùng, Ultima Thule, là một thuật ngữ được sử dụng trong thời trung cổ có nghĩa là "vượt ra ngoài thế giới đã biết". Biệt danh đã được gửi bởi khoảng 40 người khác nhau, các quan chức NASA cho biết.
"MU69 là Ultima Thule tiếp theo của loài người," Stern nói khi tên này được công bố.
Biệt danh này đã gây tranh cãi vì sử dụng bởi những người đi trước của Đức Quốc xã và sử dụng hiện đại bởi các nhóm cực đoan. Tuy nhiên, nhóm New Horizons đã quyết định gắn bó với biệt danh mặc dù có khả năng kết nối tiêu cực.
"Tôi đã nói điều đó nhiều lần, tôi nghĩ New Horizons là một ví dụ - một trong những ví dụ hay nhất trong thời đại chúng ta - về thám hiểm thô sơ, và thuật ngữ Ultima Thule, rất lâu đời, nhiều thế kỷ, có thể hơn một nghìn năm tuổi, là một meme tuyệt vời để khám phá ", Stern nói sau khi bay. "Đó là lý do tại sao chúng tôi chọn nó. Tôi sẽ nói rằng chỉ vì một số kẻ xấu đã từng thích thuật ngữ đó, chúng tôi sẽ không để họ chiếm đoạt nó."
Trước khi bay
Các nhà thiên văn học đã sử dụng sự giúp đỡ của ba ngôi sao khác nhau để nghiên cứu Ultima Thule trước khi đến. Khi một vật thể như KBO di chuyển giữa Trái đất và một ngôi sao, các nhà thiên văn học có thể sử dụng ánh sáng sao để nghiên cứu mục tiêu ở xa, một kỹ thuật gọi là huyền bí sao. Ultima Thule đã đi giữa Trái đất và một số ngôi sao khác nhau - mỗi ngày một lần - vào ngày 3 tháng 6, ngày 10 tháng 7 và ngày 17 tháng 7 năm 2017. Mỗi sự kiện chỉ kéo dài 2 giây hoặc lâu hơn và chỉ có thể nhìn thấy từ một dải đất và biển hẹp trên Trái đất.
"Nỗ lực này - kéo dài sáu tháng, ba tàu vũ trụ, 24 kính viễn vọng di động trên mặt đất và đài quan sát trên không SOFIA của NASA - là sự huyền bí nhất trong lịch sử thiên văn học, nhưng chúng tôi đã làm được!" Stern nói. "Chúng tôi đã phát hiện ra hình dạng và kích thước của MU69 2014 lần đầu tiên, một kho báu khoa học của Vành đai Kuiper mà chúng tôi sẽ khám phá chỉ sau 17 tháng kể từ bây giờ. Nhờ thành công này, giờ đây chúng tôi có thể lên kế hoạch cho chuyến bay sắp tới với sự tự tin hơn nhiều."
Các phép đo từ cả ba quan sát năm 2017 cho thấy Ultima Thule không quay quanh nơi mà nó được mong đợi. Và, một đốm sáng nhỏ trong quá trình quan sát ngày 10 tháng 7 khiến các nhà thiên văn bối rối vì có vẻ như MU69 thực sự là hai vật thể riêng biệt. Cùng với nhau, kết quả cho thấy MU69 không quay vòng trong không gian một mình. Các nhà thiên văn học nghĩ rằng MU69 có thể có ít nhất một mặt trăng và có thể chứa nhiều vệ tinh tự nhiên hơn nữa.
"Đây có thể là điềm báo", Stern nói trong cuộc họp báo tại Hội nghị Liên minh Địa vật lý Mỹ (AGU) 2017. "Nó có thể gợi ý rằng thực sự có một loạt các vệ tinh từ MU69."
Nhóm New Horizons đã có một cái nhìn cuối cùng về Ultima Thule trước khi bay đến New Horizons. Vào ngày 4 tháng 8 năm 2018, một sự huyền bí cuối cùng đã được nhìn thấy từ Trái đất, chỉ thấy ở Senegal và Colombia
"Sự huyền bí này sẽ cho chúng ta gợi ý về những gì mong đợi ở Ultima Thule và giúp chúng tôi hoàn thiện các kế hoạch bay bổng của mình", Marc Buie, lãnh đạo sự kiện huyền bí của New Horizons, cho biết trong một tuyên bố.
Một đêm giao thừa đáng nhớ
Vào ngày 1 tháng 1 năm 2019, lúc 12:33 sáng EST, New Horizons đã thực hiện chuyến bay lịch sử của MU69. Các nhà khoa học và kỹ sư của nhóm đã tập trung tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins ở Laurel, Maryland, để rung chuông chào đón năm mới và cổ vũ cho khoảnh khắc tàu vũ trụ reo lên KBO. Brian May, một nhà khoa học nhiệm vụ và là tay guitar chính cho ban nhạc Queen, đã phát hành một đĩa đơn mới kỷ niệm sự kiện này. Nhưng Ultima Thule ở rất xa mà không ai biết chắc liệu nhiệm vụ có hoàn thành một chuyến bay thành công hay không cho đến khi gần 10 giờ trôi qua.
Trong flyby, New Horizons qua Ultima Thule ở khoảng cách khoảng 2.000 dặm (3.540 km), đó là 5.800 dặm (9.300 km) gần hơn nó trôi qua Sao Diêm Vương.
Sau khi bay, NASA đã công bố những bức ảnh được giải quyết đầu tiên của Ultima Thule, cho thấy vật thể dài 21 dặm (33 km) gồm hai thùy hình cầu. Cặp đôi được nối chặt ở cổ, nơi vật chất tỏa sáng rực rỡ hơn so với phần còn lại của vật thể.
"Đó là một người tuyết, nếu đó là bất cứ điều gì," Stern nói khi hình ảnh màu đầu tiên được phát hành.
Nhóm quyết định gọi thùy lớn nhất là "Ultima" và nhỏ nhất là "Thule". Cả hai thùy đều xuất hiện màu đỏ, có khả năng là do sự đổi màu từ bức xạ không gian sâu, các nhà nghiên cứu cho biết. Cặp đôi rất có thể bắt đầu như hai vật thể riêng biệt dần dần đi cùng nhau, di chuyển ít hơn một dặm mỗi giờ.
"Nếu bạn va chạm với một chiếc xe khác ở tốc độ đó, bạn thậm chí có thể không bận tâm điền vào các mẫu bảo hiểm", Jeff Moore, đồng điều tra viên của New Horizons từ Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA ở California, nói trong lúc bay.
Ultima Thule là một trong những quần thể lớn lấp đầy Vành đai Kuiper. Cuối cùng, vật liệu tương tự kết hợp để xây dựng các mặt trăng và các hành tinh. Hình ảnh KBO của New Horizons sẽ giúp cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách những mảnh đó kết hợp với nhau để định hình hệ mặt trời.
"Chúng tôi nghĩ rằng những gì chúng ta đang nhìn vào nó có lẽ là vật thể nguyên thủy nhất chưa từng thấy bởi bất kỳ tàu vũ trụ nào và có thể đại diện cho một lớp vật thể là những vật thể cổ xưa nhất và nguyên thủy nhất có thể nhìn thấy ở bất cứ đâu trong hệ mặt trời hiện tại , "Moore nói.
Xa
Trước khi New Horizons đạt được mục tiêu thứ hai, các chi tiết về Ultima Thule rất khó để tìm ra, ngay cả thông qua ống kính của Kính viễn vọng Không gian Hubble. Vật thể nhỏ bé này nhỏ hơn 1% so với Sao Diêm Vương, đó là lý do tại sao cái nhìn cận cảnh của New Horizons lại rất quan trọng.
John Spencer, thành viên nhóm khoa học của New Horizons, cho biết: "Có rất nhiều thứ mà chúng ta có thể học được từ các quan sát tàu vũ trụ cận cảnh mà chúng ta sẽ không bao giờ học được từ Trái đất.
"Những hình ảnh chi tiết và dữ liệu khác mà New Horizons có thể thu được từ một con ruồi KBO sẽ cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về Vành đai Kuiper và KBO."
New Horizons chụp hình ảnh đầu tiên của Ultima Thule vào tháng năm 2018, trong lần đầu tiên, trong khi vẫn còn hơn 100 triệu dặm (170 triệu km). Vào thời điểm đó, mục tiêu vẫn là một trong nhiều dấu chấm giữa một trường sao.
Ngay cả khi tàu vũ trụ đóng trên Ultima Thule, vật thể vẫn khó giải mã nhưng một tín hiệu bất thường ám chỉ hình dạng và góc quay của nó. Ngay cả trong vài giờ trước sự kiện lịch sử, Ultima Thule đã từ chối đưa ra nhiều bí mật của nó. KBO vẫn chưa được giải quyết, hầu như không lấp đầy hai pixel giá trị hình ảnh. Đối với hình dạng khó hiểu của nó, Spencer chỉ có thể nói, "Chúng tôi biết nó không tròn."
Chỉ sau khi bay, một số bí ẩn cuối cùng đã được giải quyết. Hóa ra KBO xoay rất giống tay của một chiếc đồng hồ đối diện với tàu vũ trụ, một bí ẩn chỉ được giải quyết ngay trước khi bay. Cuộc gặp gỡ gần gũi cho thấy khoảng thời gian xoay vòng khoảng 15 giờ.
Chân trời mới sẽ mất 20 tháng để gửi dữ liệu về Trái đất. Các nhà khoa học sẽ nghiên cứu dữ liệu đó trong nhiều năm để tìm hiểu càng nhiều càng tốt về Vành đai Kuiper.
Và có vẻ như New Horizons sẽ không ngừng lấy thông tin về Vành đai Kuiper trong một thời gian dài. Tàu vũ trụ nên có đủ nhiên liệu để ghé thăm một KBO khác. Theo Stern, New Horizons sẽ ở trong Kuiper Build cho đến năm 2027 hoặc 2028.
"Sẽ thật ngớ ngẩn nếu không tìm kiếm mục tiêu khác", Stern nói.
Tài nguyên bổ sung:
- Trang web MU69 2014 của NASA
- Trang nhiệm vụ Chân trời mới của NASA
- Điều tra viên nguyên tắc Blog của nhiệm vụ Alan Stern
