Nghiên cứu về ngoại hành tinh đã tiến bộ rất nhiều trong những năm gần đây, nhờ một phần lớn vào nhiệm vụ Kepler. Nhưng nhiệm vụ đó có những hạn chế của nó. Nó khó khăn cho Kepler và các công nghệ khác, đối với các khu vực hình ảnh gần với các ngôi sao của họ. Giờ đây, một công cụ mới gọi là vành xoáy, được lắp đặt tại Đài thiên văn Hawaii Keck, cho phép các nhà thiên văn học nhìn vào các đĩa hình thành hành tinh rất gần với các ngôi sao mà chúng quay quanh.
Vấn đề với việc xem các đĩa bụi và thậm chí các hành tinh, gần các ngôi sao của chúng là các ngôi sao sáng hơn nhiều so với các vật thể quay quanh chúng. Các ngôi sao có thể sáng hơn hàng tỷ lần so với các hành tinh gần chúng, khiến chúng gần như không thể nhìn thấy chúng trong ánh sáng chói. Sức mạnh của cơn lốc nằm ở khả năng chụp ảnh các hành tinh rất gần với ngôi sao của chúng, điều mà chúng ta có thể làm được đối với các hành tinh giống Trái đất, Gene Serabyn thuộc Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA (JPL) cho biết. Phần tử vòng xoáy có thể là chìa khóa để chụp những hình ảnh đầu tiên của một chấm màu xanh nhạt giống như của chúng ta.
Sức mạnh của cơn lốc nằm ở khả năng hình ảnh các hành tinh rất gần với ngôi sao của chúng, điều mà chúng ta có thể làm được cho các hành tinh giống Trái đất. - Gene Serabyn, JPL.
Cảnh sát xoáy cho phép chúng ta nhìn vào các khu vực xung quanh các ngôi sao nơi các hành tinh khổng lồ như Sao Mộc và Sao Thổ hình thành, ông Dmitri Mawet, nhà khoa học nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA và Caltech, ở cả Pasadena. Trước đây, chúng ta chỉ có thể tưởng tượng những người khổng lồ khí được sinh ra ở xa hơn nhiều. Với cơn lốc, chúng ta sẽ có thể nhìn thấy các hành tinh quay gần với các ngôi sao của chúng như Sao Mộc ở gần mặt trời của chúng ta, hoặc gần hơn hai đến ba lần so với những gì có thể trước đây.
Thay vì che khuất ánh sáng của các ngôi sao, giống như các phương pháp khác để xem các ngoại hành tinh, vòng xoáy chuyển hướng ánh sáng ra khỏi các máy dò bằng cách kết hợp sóng ánh sáng và loại bỏ chúng. Do không có mặt nạ huyền bí, vành xoáy có thể chụp ảnh các vùng gần các ngôi sao hơn các vành khác. Dmitri Mawet, nhà khoa học nghiên cứu, người đã phát minh ra vành đai mới, so sánh nó với con mắt của một cơn bão.
Mawet cho biết, nhạc cụ này được gọi là vành xoáy vì ánh sao được tập trung vào một điểm kỳ dị quang học, tạo ra một lỗ đen tại vị trí của hình ảnh của ngôi sao, Mawet nói. Bão bão có một điểm kỳ dị tại trung tâm của chúng, nơi tốc độ gió giảm xuống không - mắt bão. Đoạn xoáy của chúng ta về cơ bản là mắt của một cơn bão quang học nơi chúng ta gửi ánh sáng sao.
Các kết quả từ các vòng xoáy được trình bày trong hai bài báo (ở đây và ở đây) được công bố trên Tạp chí Thiên văn tháng 1 năm 2017. Một trong những nghiên cứu được dẫn dắt bởi Gene Serabyn của JPL, người cũng là người đứng đầu dự án xoáy Keck. Nghiên cứu đó đã đưa ra hình ảnh trực tiếp đầu tiên của HIP79124 B, một sao lùn nâu, cách ngôi sao của nó 23 AU, trong khu vực hình thành sao có tên là Scorpius-Centaurus.
Khả năng nhìn rất gần các ngôi sao cũng cho phép chúng ta tìm kiếm các hành tinh xung quanh các ngôi sao xa hơn, nơi các hành tinh và các ngôi sao sẽ xuất hiện gần nhau hơn. Có khả năng khảo sát các ngôi sao xa xôi cho các hành tinh rất quan trọng để bắt các hành tinh vẫn đang hình thành, Serabyn nói.
Có khả năng khảo sát các ngôi sao xa xôi cho các hành tinh rất quan trọng để bắt các hành tinh vẫn đang hình thành. - Gene Serabyn, JPL.
Nghiên cứu thứ hai trong hai nghiên cứu xoáy đã đưa ra hình ảnh của một đĩa hình thành hành tinh xung quanh ngôi sao trẻ HD141569A. Ngôi sao đó thực sự có ba đĩa xung quanh nó, và phần vành có thể chụp được hình ảnh của vòng trong cùng. Kết hợp dữ liệu xoáy với dữ liệu từ các nhiệm vụ Spitzer, WISE và Herschel cho thấy vật liệu hình thành hành tinh trong đĩa được tạo thành các hạt olivine có kích thước bằng viên sỏi. Olivin là một trong những silicat có nhiều nhất trong lớp phủ Trái đất.
Mawet cho biết, ba chiếc nhẫn xung quanh ngôi sao trẻ này được lồng vào nhau như búp bê Nga và trải qua những thay đổi mạnh mẽ gợi nhớ đến sự hình thành hành tinh. Chúng tôi đã chỉ ra rằng các hạt silicat đã kết tụ thành đá cuội, đó là các khối xây dựng của phôi hành tinh.
Những hình ảnh và nghiên cứu này chỉ là khởi đầu cho vòng xoáy. Nó sẽ được sử dụng để xem xét nhiều hệ thống hành tinh trẻ hơn. Cụ thể, nó sẽ xem xét các hành tinh gần cái gọi là ‘dòng sương trong các hệ mặt trời khác. Đây là khu vực xung quanh các hệ sao, nơi nó đủ lạnh để các phân tử như nước, metan và carbon dioxide ngưng tụ thành các hạt rắn, băng giá. Suy nghĩ hiện tại nói rằng đường băng là đường phân chia giữa nơi các hành tinh đá và hành tinh khí được hình thành. Các nhà thiên văn học hy vọng rằng phần tử có thể trả lời các câu hỏi về sao Mộc nóng và sao Hải Vương nóng.
Sao Mộc và Sao Hải Vương nóng là những hành tinh khí lớn được tìm thấy rất gần với các ngôi sao của chúng. Các nhà thiên văn học muốn biết liệu những hành tinh này hình thành gần với đường băng giá sau đó di chuyển vào bên trong các ngôi sao của họ, bởi vì nó không thể hình thành nên chúng rất gần với các ngôi sao của họ. Câu hỏi là, những lực lượng nào khiến chúng di cư vào bên trong? Một chút may mắn, chúng ta có thể bắt được các hành tinh trong quá trình di chuyển qua đĩa hình thành hành tinh, bằng cách nhìn vào những vật thể rất trẻ này, ông Mawet nói.
