Mười lăm năm trước, các kính viễn vọng lớn nhất thế giới vẫn chưa định vị được một hành tinh quay quanh một ngôi sao khác. Ngày nay, kính viễn vọng không lớn hơn những chiếc có sẵn trong các cửa hàng bách hóa đang chứng tỏ khả năng phát hiện ra những thế giới chưa biết trước đây. Một hành tinh mới được phát hiện bởi một kính viễn vọng nhỏ, đường kính 4 inch chứng tỏ rằng chúng ta đang ở đỉnh cao của một kỷ nguyên khám phá hành tinh mới. Chẳng mấy chốc, các thế giới mới có thể được định vị với tốc độ ngày càng nhanh, đưa sự phát hiện của thế giới có kích thước Trái đất đầu tiên tiến gần hơn một bước.
Guillermo Torres thuộc Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA), đồng tác giả của nghiên cứu này cho biết, ngay cả những kính viễn vọng khiêm tốn cũng có thể đóng góp rất lớn cho việc tìm kiếm hành tinh.
Nghiên cứu nghiên cứu này sẽ được đăng trực tuyến tại http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 và sẽ xuất hiện trong số phát hành sắp tới của Tạp chí Vật lý thiên văn.
Đây là phát hiện hành tinh ngoài hệ mặt trời đầu tiên được thực hiện bởi một cuộc khảo sát chuyên dụng về hàng ngàn ngôi sao tương đối sáng ở các vùng rộng lớn trên bầu trời. Nó được thực hiện bằng cách sử dụng Khảo sát ngoại hành tinh xuyên Đại Tây Dương (TrES), một mạng lưới các kính viễn vọng nhỏ, tương đối rẻ tiền được thiết kế để tìm kiếm đặc biệt cho các hành tinh quay quanh các ngôi sao sáng. Một nhóm các nhà khoa học do David Charbonneau (CfA / Caltech), Timothy Brown thuộc Trung tâm nghiên cứu khí quyển quốc gia (NCAR) và Edward Dunham thuộc Đài quan sát Lowell phát triển đã tạo ra mạng lưới TrES. Hỗ trợ ban đầu cho mạng TrES đến từ Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA và Viện Công nghệ California.
Đây là một vài tiến sĩ. Các nhà khoa học làm việc toàn thời gian để phát triển các phương pháp phân tích dữ liệu cho chương trình tìm kiếm này, nhưng bản thân thiết bị sử dụng các thành phần đơn giản, có sẵn, theo ông Charbonneau.
Mặc dù các kính viễn vọng nhỏ của mạng TrES đã thực hiện khám phá ban đầu, các quan sát tiếp theo tại các cơ sở khác là bắt buộc. Quan sát tại W.M. Đài thiên văn Keck, thuộc Đại học California, Caltech và NASA, vận hành thế giới hai chiếc kính thiên văn lớn nhất ở Hawaii, đặc biệt quan trọng trong việc xác nhận sự tồn tại của hành tinh.
Hành tinh bóng
Hành tinh mới phát hiện là một khối khí khổng lồ có kích thước sao Mộc quay quanh một ngôi sao nằm cách Trái đất khoảng 500 năm ánh sáng trong chòm sao Lyra. Thế giới này vòng quanh ngôi sao của nó mỗi ngày 3,03 ở khoảng cách chỉ có 4 triệu dặm, nhiều gần hơn và nhanh hơn so với hành tinh Sao Thủy trong hệ mặt trời của chúng ta.
Các nhà thiên văn học đã sử dụng một kỹ thuật sáng tạo để khám phá thế giới mới này. Nó được tìm thấy bằng phương pháp quá cảnh của người Viking, tìm kiếm sự chìm đắm trong độ sáng của ngôi sao khi một hành tinh đi thẳng qua phía trước ngôi sao và tạo ra một cái bóng. Một hành tinh có kích thước sao Mộc chỉ chặn khoảng 1/100 ánh sáng từ một ngôi sao giống như Mặt trời, nhưng điều đó đủ để khiến nó có thể phát hiện được.
Để thành công, các tìm kiếm chuyển tuyến phải kiểm tra nhiều ngôi sao vì chúng ta chỉ thấy quá cảnh nếu một hệ thống hành tinh nằm gần cạnh trên đường ngắm của chúng ta. Một số tìm kiếm quá cảnh khác nhau hiện đang được tiến hành. Hầu hết kiểm tra các khu vực hạn chế của bầu trời và tập trung vào các ngôi sao mờ hơn vì chúng phổ biến hơn, do đó làm tăng cơ hội tìm thấy một hệ thống chuyển tiếp. Tuy nhiên, mạng TrES tập trung vào việc tìm kiếm các ngôi sao sáng hơn trong các vùng trời lớn hơn vì các hành tinh quay quanh các ngôi sao sáng dễ nghiên cứu trực tiếp hơn.
Tất cả những gì chúng ta phải làm việc là ánh sáng đến từ ngôi sao, ông nói Brown. Voi Nó khó hơn rất nhiều để học bất cứ điều gì khi các ngôi sao mờ nhạt.
Tác giả gần như nghịch lý rằng kính viễn vọng nhỏ hiệu quả hơn kính thiên văn lớn nhất nếu bạn sử dụng phương pháp vận chuyển, vì chúng ta đang sống trong thời đại mà các nhà thiên văn học đang lên kế hoạch cho kính viễn vọng đường kính 100 mét, ông cho biết tác giả chính của Viện Vật lý thiên văn Canaries (IAC), người đã phát hiện ra hành tinh mới.
Hầu hết các hành tinh ngoài hệ mặt trời được biết đến đều được tìm thấy bằng phương pháp Doppler, có khả năng phát hiện hiệu ứng hấp dẫn hành tinh trên hành tinh trên sao bằng cách phá vỡ ánh sáng ngôi sao thành các màu thành phần. Tuy nhiên, thông tin có thể được lượm lặt về một hành tinh sử dụng phương pháp Doppler bị hạn chế. Ví dụ, chỉ có thể xác định giới hạn thấp hơn cho khối lượng vì góc mà chúng ta xem hệ thống không xác định. Một sao lùn nâu có khối lượng lớn có quỹ đạo nghiêng rất cao so với đường ngắm của chúng ta tạo ra tín hiệu giống như một hành tinh có khối lượng thấp gần như cạnh.
Khi các nhà thiên văn tìm thấy một hành tinh quá cảnh, chúng ta biết rằng quỹ đạo của nó về cơ bản là cạnh, vì vậy chúng ta có thể tính được khối lượng chính xác của nó. Từ lượng ánh sáng mà nó chặn, chúng ta tìm hiểu kích thước vật lý của nó. Trong một trường hợp, chúng tôi thậm chí còn có thể phát hiện và nghiên cứu một bầu khí quyển khổng lồ trên hành tinh, tên lửa Charbonneau nói.
Sắp xếp nghi phạm
Khảo sát của TrES đã kiểm tra khoảng 12.000 ngôi sao trong 36 độ vuông của bầu trời (diện tích bằng một nửa bát của Bắc Đẩu). Roi Alonso, một sinh viên tốt nghiệp của Brown, đã xác định 16 ứng cử viên có thể cho quá cảnh hành tinh. Các cuộc khảo sát của TrES đã cho chúng tôi đội ngũ nghi phạm ban đầu. Sau đó, chúng tôi đã phải thực hiện nhiều quan sát tiếp theo để loại bỏ những kẻ mạo danh, đồng tác giả Alessandro Sozzetti (Đại học Pittsburgh / CfA).
Sau khi tổng hợp danh sách các ứng cử viên vào cuối tháng 4, các nhà nghiên cứu đã sử dụng kính viễn vọng tại Đài thiên văn CfA, Whip ở Arizona và Đài quan sát Oak Ridge ở Massachusetts để thu được các quan sát trắc quang (độ sáng) bổ sung, cũng như các quan sát quang phổ loại bỏ các sao nhị phân che khuất.
Trong khoảng thời gian hai tháng trước, nhóm nghiên cứu đã chọn ra ứng cử viên triển vọng nhất. Các quan sát quang phổ độ phân giải cao của Torres và Sozzetti sử dụng thời gian do NASA cung cấp trên kính viễn vọng Keck I đường kính 10 mét ở Hawaii đã xử lý vụ việc.
Nếu không có công việc tiếp theo này, các cuộc khảo sát trắc quang có thể cho biết ứng cử viên nào của họ thực sự là các hành tinh. Bằng chứng của bánh pudding là một quỹ đạo cho ngôi sao mẹ và chúng tôi đã sử dụng phương pháp Doppler. Đó là lý do tại sao các quan sát Keck của ngôi sao này rất quan trọng trong việc chứng minh rằng chúng tôi đã tìm thấy một hệ thống hành tinh thực sự, ông David Latham (CfA) đồng tác giả.
Bình thường đáng chú ý
Hành tinh, được gọi là TrES-1, rất giống Sao Mộc về khối lượng và kích thước (đường kính). Nó có khả năng là một người khổng lồ khí bao gồm chủ yếu là hydro và heli, những nguyên tố phổ biến nhất trong Vũ trụ. Nhưng không giống như Sao Mộc, nó quay quanh rất gần ngôi sao của nó, khiến nó có nhiệt độ khoảng 1500 độ F.
Các nhà thiên văn học đặc biệt quan tâm đến TrES-1 vì cấu trúc của nó rất phù hợp với lý thuyết, trái ngược với hành tinh quá cảnh được phát hiện đầu tiên, HD 209458b. Thế giới thứ hai chứa cùng khối lượng với TrES-1, nhưng có kích thước lớn hơn khoảng 30%. Ngay cả sự gần gũi với ngôi sao của nó và nhiệt don don đi kèm cũng giải thích một kích thước lớn như vậy.
Charbonneau cho biết, việc tìm kiếm TrES-1 và thấy nó bình thường đến mức nào khiến chúng ta nghi ngờ rằng HD 209458b là một hành tinh kỳ quặc.
TrES-1 quay quanh ngôi sao của nó cứ sau 72 giờ, đặt nó trong một nhóm các hành tinh tương tự được gọi là Sao Mộc nóng bỏng. Những thế giới như vậy có khả năng hình thành cách xa các ngôi sao của họ và sau đó di cư vào bên trong, quét sạch mọi hành tinh khác trong quá trình. Nhiều hệ thống hành tinh được tìm thấy có chứa Sao Mộc nóng cho thấy hệ mặt trời của chúng ta có thể khác thường đối với lịch sử tương đối yên tĩnh của nó.
Cả quỹ đạo gần của TrES-1 và lịch sử di chuyển của nó khiến nó không có khả năng sở hữu bất kỳ mặt trăng hoặc vòng nào. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học sẽ tiếp tục kiểm tra chặt chẽ hệ thống này bởi vì các quan sát trắc quang chính xác có thể phát hiện các mặt trăng hoặc vòng nếu chúng tồn tại. Ngoài ra, các quan sát quang phổ chi tiết có thể đưa ra manh mối về sự hiện diện và thành phần của bầu khí quyển hành tinh.
Bài viết mô tả những kết quả này được viết bởi: Roi Alonso (IAC); Timothy M. Brown (NCAR); Guillermo Torres và David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (Đại học Pittsburgh / CfA); Georgi Mandushev (Lowell), Juan A. Belmonte (IAC); David Charbonneau (CfA / Caltech); Hans J. Deeg (IAC); Edward W. Dunham (Lowell); Francis T. O hèDonovan (Caltech); và Robert Stefanik (CfA).
Thông báo chung này được đưa ra đồng thời bởi CfA, IAC, NCAR, Đại học Pittsburgh và Đài thiên văn Lowell.
W.M. Đài thiên văn Keck được điều hành bởi Hiệp hội Nghiên cứu Thiên văn học California, một đối tác khoa học của Viện Công nghệ California, Đại học California và Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia.
Có trụ sở tại Cambridge, Mass., Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA) là sự hợp tác giữa Đài quan sát vật lý thiên văn Smithsonian và Đài quan sát của Đại học Harvard. Các nhà khoa học CfA, được tổ chức thành sáu bộ phận nghiên cứu, nghiên cứu nguồn gốc, sự tiến hóa và số phận cuối cùng của vũ trụ.
Nguồn gốc: Bản tin Harvard CfA
