Kính viễn vọng không gian Kepler của NASA là một đài quan sát trong không gian dành riêng cho việc tìm kiếm các hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta, đặc biệt tập trung vào việc tìm kiếm các hành tinh có thể giống Trái đất. Đài quan sát đã hoạt động trong vòng chưa đầy 9 năm, kể từ khi ra mắt vào tháng 3 năm 2009 đến khi ngừng hoạt động vào ngày 15 tháng 11 năm 2018.
Kể từ khi ra mắt đài thiên văn, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra hàng ngàn hành tinh ngoài mặt trời, hoặc ngoại hành tinh, chỉ qua kính viễn vọng này. Hầu hết chúng là các hành tinh có kích thước giữa Trái đất và Sao Hải Vương (gấp bốn lần kích thước Trái đất). Nhiều hành tinh trong số này đã được phát hiện tại một khu vực nhỏ của chòm sao Cygnus, nơi Kepler được chỉ trong bốn năm đầu tiên của nhiệm vụ.
Kepler đã phát hiện 2.82 ngoại hành tinh trong nhiệm kỳ của mình và có hơn 2.900 hành tinh ứng cử viên đang chờ xác nhận - lịch sử cho thấy hầu hết trong số đó là thỏa thuận thực sự. Nhiệm vụ tiếp tục vượt xa ngày kết thúc dự kiến của nó, mặc dù các vấn đề với việc chỉ ra vào năm 2013 đã buộc các nhà quản lý nhiệm vụ phải tạo ra một nhiệm vụ K2 trong đó Kepler đưa tầm nhìn của mình đến các điểm khác nhau trên bầu trời.
Trong những năm đầu săn bắn ngoài hành tinh, các nhà thiên văn học có thể tìm thấy những người khổng lồ khí khổng lồ - kích thước và lớn hơn của sao Mộc - nằm gần ngôi sao mẹ của họ. Việc bổ sung Kepler (cũng như săn tìm hành tinh tinh vi hơn từ mặt đất) có nghĩa là đã tìm thấy nhiều "siêu Trái đất" hơn, hoặc các hành tinh chỉ lớn hơn Trái đất một chút nhưng có bề mặt đá. Phát hiện của Kepler cũng cho phép các nhà thiên văn học bắt đầu nhóm các ngoại hành tinh thành các loại, giúp tìm hiểu nguồn gốc của chúng.
Nhiệm vụ chính
Kepler trị giá 600 triệu USD đã được ra mắt vào năm 2009 với mong muốn nó sẽ tồn tại được một năm. Đó là một phần của chương trình Khám phá của NASA, nhằm vào các tàu vũ trụ chi phí thấp hơn để khám phá hệ mặt trời; Kepler được chọn vào năm 2001 cùng lúc với Dawn, một tàu vũ trụ đến thăm thế giới nhỏ Vesta và Ceres.
Nhìn vào một điểm cố định trong chòm sao Cygnus, kính viễn vọng Kepler liên tục theo dõi 100.000 ngôi sao theo trình tự chính cho các hành tinh. Kính viễn vọng tìm thấy các ngoại hành tinh bằng cách quan sát các ngôi sao mờ dần khi các hành tinh đi qua trước mặt chúng.
Bởi vì sao mờ cũng có thể diễn ra thông qua các phương tiện khác (ví dụ, một ngôi sao khác hơi sượt qua bề mặt), trong những ngày đầu, các hành tinh này đã được xác nhận thông qua các kính viễn vọng khác, nói chung bằng cách đo "sự rung chuyển" hấp dẫn của hành tinh trên ngôi sao.
Tuy nhiên, vào tháng 2 năm 2014, các nhà thiên văn học đã tiên phong một kỹ thuật mới gọi là "xác minh bằng bội số", hoạt động trong các hệ thống đa hành tinh. Theo lý thuyết, một ngôi sao có nhiều hành tinh ổn định về mặt trọng lực, trong khi một ngôi sao là một phần của hệ sao gần gũi sẽ có hệ thống không ổn định hơn do lực hấp dẫn lớn của mỗi ngôi sao. Thông qua kỹ thuật này, nhóm nghiên cứu đã tiết lộ 715 hành tinh được xác nhận trong một lần phát hành, sau đó là thông báo lớn nhất. [Thư viện: Một thế giới của các hành tinh Kepler]
Kepler đã được phê duyệt vượt xa thời gian thực hiện nhiệm vụ ban đầu và hoạt động tốt cho đến tháng 5 năm 2013, khi một giây trong bốn bánh phản ứng hoặc con quay hồi chuyển của nó không thành công. Kính thiên văn cần ít nhất ba trong số các thiết bị này để luôn đi đúng hướng. Vào thời điểm đó, NASA cho biết kính viễn vọng vẫn còn trong tình trạng tốt, và đã điều tra các ý tưởng nhiệm vụ thay thế cho phần cứng.
Nhiệm vụ mới
Trong vòng vài tháng, cơ quan này đã đưa ra một nhiệm vụ mà nó được đặt tên là "K2." Nhiệm vụ về cơ bản sẽ sử dụng gió mặt trời của mặt trời để ổn định hướng kính thiên văn trong vài tháng một lần. Sau đó, khoảng bốn lần một năm, kính viễn vọng, dài khoảng 15 feet (4,7 mét) và đường kính 9 feet (2,7 m), sẽ chuyển sang một trường nhìn khác khi mặt trời ở quá gần cảm biến của nó.
Trong khi tốc độ khám phá hành tinh ít hơn với nhiệm vụ mới, những phát hiện mới tiếp tục được công bố. Đến tháng 1 năm 2016, hơn 100 hành tinh mới đã được phát hiện với phương pháp K2. Ian Crossfield, nhà thiên văn học tại Đại học Arizona, cho biết: "Đây là sự xác nhận của toàn bộ khả năng của chương trình K2 trong việc tìm kiếm số lượng lớn các hành tinh thực sự, thực sự".
Kepler đã kiểm tra hệ thống TRAPPIST-1 - có khả năng có nhiều hành tinh có kích thước Trái đất trong đó - từ tháng 12 năm 2016 đến tháng 3 năm 2017. Tháng 2 năm đó, một nhóm các nhà thiên văn học khác đã công bố nhiều hành tinh có kích thước Trái đất đã được tìm thấy. Các nhà khoa học Kepler sau đó đã công bố dữ liệu thô từ các quan sát TRAPPIST-1 của họ cho các nhóm khác để phân tích, nếu họ quan tâm.
Vào tháng 2 năm 2018, NASA đã đưa ra một bản phát hành dữ liệu Kepler khác với 95 hành tinh mới được tìm thấy trong nhiệm vụ K2. Một trong những hành tinh đó đang quay quanh một ngôi sao sáng, khiến nó trở thành một ứng cử viên dễ dàng theo dõi bởi đài quan sát mặt đất.
Những khám phá lớn
Thành tựu lớn của Kepler là khám phá sự đa dạng của các hệ thống hành tinh ngoài kia. Các hệ hành tinh có thể tồn tại trong các sắp xếp nhỏ gọn trong giới hạn tương đương với quỹ đạo của Sao Thủy. Chúng thậm chí có thể quay quanh hai ngôi sao, giống như Tatooine trong vũ trụ Star Wars. Và trong một phát hiện thú vị cho những người tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất, kính viễn vọng tiết lộ rằng các hành tinh nhỏ, bằng đá tương tự Trái đất phổ biến hơn so với những người khổng lồ khí lớn hơn như Sao Mộc.
NASA đã có một thông báo khổng lồ vào tháng 2 năm 2014, khi hai năm đầu tiên quan sát Kepler cho phép các nhà thiên văn học xác nhận 715 thế giới mới trong một chuyến. Việc phát hành hàng loạt thông tin duy nhất đã tăng gần gấp đôi số lượng hành tinh được biết đến gần 1.700.
Một bản phát hành dữ liệu khổng lồ khác được đưa ra vào tháng 5 năm 2016, với 1.284 hành tinh mới được công bố. Kepler's tìm thấy tại thời điểm đó tổng cộng 2.235 hành tinh, với số lượng ngoại hành tinh tổng thể được phát hiện (bởi tất cả các đài quan sát) tổng cộng khoảng 3.200.
Năm sau, vào tháng 6 năm 2017, đã phát hành dữ liệu cuối cùng từ nhiệm vụ chính của Kepler. Phát hiện hành tinh được xác nhận của Kepler đã được tăng lên 2.335. Bao gồm các hành tinh tiềm năng, tổng số đứng ở 4.034.
Kepler cũng đã thực hiện nhiệm vụ tìm kiếm một hành tinh có kích thước tương đương Trái đất trong khu vực có thể ở được của một ngôi sao. Ngoại hành tinh, được đặt tên là Kepler-69c, cách chúng ta khoảng 2.700 năm ánh sáng và có đường kính khoảng 1,5 lần so với Trái đất.
Các thế giới kỳ lạ khác được phát hiện bởi kính viễn vọng bao gồm Kepler-62e và Kepler-62f, hai thế giới nước có khả năng có một đại dương toàn cầu - trái ngược với Trái đất, nơi có một phần đất khô hạn đáng kể. Các hành tinh cách xa chòm sao Lyra khoảng 1.200 năm ánh sáng và gần bằng kích thước Trái đất.
Các quan sát Kepler dài hạn của ngôi sao KIC 8462852 cho thấy một mô hình kỳ lạ của sự mờ và sáng. Các nhà thiên văn học vẫn đang cố gắng tìm ra bản chất của sự thay đổi độ sáng, điều này được quy cho bất cứ thứ gì từ sao chổi đến một vòng bụi không đều cho đến lời giải thích ít có khả năng rằng đó là một siêu hạ tầng ngoài hành tinh.
Khả năng của Kepler để xem xét độ sáng thay đổi của các ngôi sao đã được khai thác cho Pleiades, cụm sao nổi tiếng chỉ cách chúng ta 400 năm ánh sáng và có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Các quan sát của Kepler cung cấp theo dõi tốt nhất về tính biến đổi của chúng.
Nhiệm vụ kết thúc
Kepler đã được đưa ra với 3 gallon (12 kg) hydrazine trong thùng nhiên liệu của nó. Nhiên liệu cung cấp năng lượng cho các bộ đẩy giúp điều chỉnh độ lệch và thực hiện các thao tác lớn, bao gồm chỉ vào các trường quan sát mới và định hướng các máy phát của nó đến Trái đất để truyền dữ liệu khoa học xuống và nhận lệnh. Vì Kepler không có thước đo chính xác trên bình nhiên liệu của nó, các kỹ sư chỉ có thể ước tính khi nó hết nhiên liệu. Vào tháng 3 năm 2018, NASA tuyên bố họ dự kiến thùng nhiên liệu của tàu vũ trụ sẽ cạn trong những tháng tiếp theo. Hơn bảy tháng sau, vào ngày 30 tháng 10, NASA xác nhận rằng Kepler đã hết xăng và tàu vũ trụ đã chính thức ngừng hoạt động vào ngày 15 tháng 11.
Trong khi Kepler đã đi đến cuối cuộc đời nhiệm vụ của mình, một tàu vũ trụ khác đang ở vị trí của nó. Một tàu vũ trụ săn ngoại hành tinh mới có tên là Vệ tinh Khảo sát Exoplanet (TESS) được phóng vào ngày 18 tháng 4 năm 2018 và bắt đầu thu thập dữ liệu vào ngày 25 tháng 7. Không giống như Kepler, TESS không chỉ theo một hướng; thay vào đó, tàu vũ trụ được lên kế hoạch quét khoảng 85% bầu trời trong nhiệm vụ hai năm đầu tiên. Các quan chức sứ mệnh mong TESS khám phá bằng chứng về vài chục hành tinh đá gần hành tinh của chúng ta và nhiều hành tinh khác thuộc mọi loại, xây dựng dựa trên di sản của Kepler.
Tài nguyên bổ sung:
- Đọc Tổng quan về nhiệm vụ Kepler và K2 của NASA.
- Kiểm tra các cột mốc khám phá lớn của Kepler trong những năm qua.
- Tìm hiểu thêm về các nhiệm vụ Khám phá khác của NASA.
Bài viết này đã được cập nhật vào ngày 7 tháng 12 năm 2018 bởi Spaceber Reference Editor, Kimberly Hickok.
