Kể từ khi được triển khai vào tháng 3 năm 2009, sứ mệnh Kepler đã phát hiện hàng ngàn ứng cử viên ngoài hành tinh. Trên thực tế, từ năm 2009 đến 2012, nó đã phát hiện tổng cộng 4.496 ứng cử viên và xác nhận sự tồn tại của 2.337 ngoại hành tinh. Ngay cả sau khi hai bánh phản ứng của nó thất bại, tàu vũ trụ vẫn xoay sở để biến các hành tinh xa xôi thành một phần của nhiệm vụ K2, chiếm 521 ứng cử viên khác và xác nhận 157.
Tuy nhiên, theo một nghiên cứu mới được thực hiện bởi một cặp nghiên cứu từ Đại học Columbia và một nhà khoa học công dân, Kepler cũng có thể đã tìm thấy bằng chứng về một mặt trăng ngoài mặt trời. Sau khi sàng lọc dữ liệu từ hàng trăm đường truyền được phát hiện bởi nhiệm vụ Kepler, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một trường hợp trong đó một hành tinh quá cảnh có dấu hiệu có vệ tinh.
Nghiên cứu của họ - được công bố trực tuyến gần đây với tựa đề HE HE VI VI Quỹ khoa học quốc gia (NSF). Ông được tham gia bởi David Kipping, một trợ lý giáo sư thiên văn học tại Đại học Columbia và là nhà điều tra chính của dự án The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK), và Allan Schmitt, một nhà khoa học công dân.
Trong nhiều năm, Tiến sĩ Kipping đã tìm kiếm cơ sở dữ liệu Kepler để tìm bằng chứng về exomoons, như một phần của HEK. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên, khi xem xét các loại cơ hội xuất hiện cho nghiên cứu khoa học. Trong Hệ mặt trời của chúng ta, nghiên cứu về các vệ tinh tự nhiên đã tiết lộ những điều quan trọng về các cơ chế thúc đẩy sự hình thành hành tinh sớm và muộn, và các mặt trăng sở hữu các đặc điểm địa chất thú vị thường thấy trên các vật thể khác.
Vì lý do này, việc mở rộng nghiên cứu đó để săn lùng các ngoại hành tinh được xem là cần thiết. Đã có, các nhiệm vụ săn ngoại hành tinh như Kepler đã tạo ra vô số hành tinh thách thức những ý tưởng thông thường về cách hình thành hành tinh và loại hành tinh nào có thể. Ví dụ đáng chú ý nhất là những người khổng lồ khí đã quan sát thấy quỹ đạo rất gần với các ngôi sao của họ (hay còn gọi là.
Như vậy, nghiên cứu về exomoons có thể mang lại thông tin có giá trị về loại vệ tinh nào có thể, và liệu mặt trăng của chúng ta có điển hình hay không. Như Dạy đã nói với Tạp chí Không gian qua email:
Các Exomoons có thể cho chúng ta biết rất nhiều về sự hình thành của Hệ Mặt trời và các hệ sao khác. Chúng ta thấy các mặt trăng trong Hệ mặt trời của chúng ta, nhưng chúng có phổ biến ở nơi khác không? Chúng tôi có xu hướng nghĩ như vậy, nhưng chúng tôi có thể biết chắc chắn cho đến khi chúng tôi thực sự nhìn thấy chúng. Nhưng đó là một câu hỏi quan trọng bởi vì, nếu chúng ta phát hiện ra không có nhiều mặt trăng ngoài kia, điều đó cho thấy có thể có điều gì đó bất thường đang xảy ra trong Hệ Mặt trời của chúng ta trong những ngày đầu, và điều đó có thể có ý nghĩa lớn đối với sự sống phát sinh trên Trái đất. Nói cách khác, lịch sử của Hệ mặt trời của chúng ta có phổ biến trên khắp thiên hà hay chúng ta có một câu chuyện nguồn gốc rất bất thường? Và điều đó nói gì về cơ hội sống ở đây? Exomoons đứng để cung cấp cho chúng tôi manh mối để trả lời những câu hỏi này.
Hơn nữa, nhiều mặt trăng trong Hệ Mặt Trời - bao gồm cả Europa, Ganymede, Enceladus và Titan - được cho là có thể ở được. Điều này là do thực tế là các cơ quan này có nguồn cung cấp chất bay hơi ổn định (như nitơ, nước, carbon dioxide, amoniac, hydro, metan và sulfur dioxide) và có cơ chế sưởi ấm bên trong có thể cung cấp năng lượng cần thiết để cung cấp năng lượng cho các quá trình sinh học.
Ở đây cũng vậy, nghiên cứu về exomoons đưa ra những khả năng thú vị, chẳng hạn như liệu chúng có thể ở được hay thậm chí giống Trái đất hay không. Vì những lý do này và các lý do khác, các nhà thiên văn học muốn xem liệu các hành tinh đã được xác nhận trong các hệ sao xa xôi có hệ thống các mặt trăng hay không và điều kiện như thế nào đối với chúng. Nhưng như Dạy đã chỉ ra, việc tìm kiếm exomoons đưa ra một số thách thức so với săn bắn ngoại hành tinh:
Rất khó tìm thấy Moons vì 1) chúng tôi hy vọng chúng sẽ khá nhỏ trong hầu hết thời gian, nghĩa là tín hiệu quá cảnh sẽ bắt đầu khá yếu và 2) mỗi khi một hành tinh đi qua, mặt trăng sẽ xuất hiện ở một nơi khác địa điểm. Điều này làm cho chúng khó phát hiện hơn trong dữ liệu và mô hình hóa các sự kiện chuyển tuyến đắt hơn đáng kể về mặt tính toán. Nhưng công việc của chúng tôi thúc đẩy các mặt trăng xuất hiện ở những nơi khác nhau bằng cách lấy tín hiệu trung bình theo thời gian trên nhiều sự kiện chuyển tuyến khác nhau và thậm chí trên nhiều hệ thống ngoại hành tinh khác nhau. Nếu các mặt trăng ở đó, chúng sẽ có hiệu lực phát ra tín hiệu ở hai bên của quá cảnh hành tinh theo thời gian. Sau đó, nó có vấn đề mô hình hóa tín hiệu này và hiểu ý nghĩa của nó về kích thước mặt trăng và tỷ lệ xuất hiện.
Để xác định các dấu hiệu của exomoons, Dạy và các đồng nghiệp của ông đã tìm kiếm thông qua cơ sở dữ liệu của Kepler và phân tích quá cảnh của 284 ứng cử viên ngoại hành tinh trước các ngôi sao tương ứng của họ. Những hành tinh này có kích thước từ đường kính giống Trái đất đến Sao Mộc, và quay quanh các ngôi sao của chúng ở khoảng cách từ ~ 0,1 đến 1,0 AU. Sau đó, họ mô hình hóa đường cong ánh sáng của các ngôi sao bằng cách sử dụng các kỹ thuật gấp pha và xếp chồng.
Những kỹ thuật này thường được sử dụng bởi các nhà thiên văn học, những người theo dõi các ngôi sao để giảm độ sáng được gây ra bởi sự chuyển động của các hành tinh (tức là phương pháp vận chuyển). Như Dạy đã giải thích, quá trình này khá giống nhau:
Về cơ bản, chúng tôi cắt dữ liệu chuỗi thời gian thành các phần bằng nhau, mỗi phần có một quá cảnh của hành tinh ở giữa. Và khi chúng ta xếp các mảnh này lại với nhau, chúng ta có thể có được một bức tranh rõ ràng hơn về việc quá cảnh trông như thế nào Đối với tìm kiếm trên mặt trăng, về cơ bản chúng ta cũng làm điều tương tự, chỉ bây giờ chúng ta mới nhìn vào dữ liệu bên ngoài quá cảnh hành tinh chính. Khi chúng ta xếp chồng dữ liệu, chúng ta lấy các giá trị trung bình của tất cả các điểm dữ liệu trong một cửa sổ thời gian nhất định và, nếu có mặt trăng, chúng ta phải thấy một số ánh sao bị thiếu ở đó, cho phép chúng ta suy ra sự hiện diện của nó.
Những gì họ tìm thấy là một ứng cử viên duy nhất nằm trong hệ thống Kepler-1625, một ngôi sao màu vàng nằm cách Trái đất khoảng 4000 năm ánh sáng. Được chỉ định Kepler-1625B I, mặt trăng này quay quanh người khổng lồ khí lớn nằm trong vùng có thể ở sao Star, có kích thước gấp 5,9 đến 11,67 lần Trái đất và quay quanh ngôi sao của nó trong khoảng thời gian là 287,4 ngày. Ứng cử viên exomoon này, nếu cần được xác nhận, sẽ là exomoon đầu tiên được phát hiện
Các kết quả của nhóm (đang chờ đánh giá ngang hàng) cũng chứng minh rằng các mặt trăng lớn là điều hiếm khi xảy ra ở các vùng bên trong của các hệ sao (trong vòng 1 AU). Đây là một điều đáng ngạc nhiên, mặc dù Giáo sư thừa nhận rằng nó phù hợp với công việc lý thuyết gần đây. Theo những gì một số nghiên cứu gần đây cho thấy, các hành tinh lớn như Sao Mộc có thể mất mặt trăng khi chúng di cư vào bên trong.
Nếu điều này nên được chứng minh là trường hợp, thì những gì mà Giáo sư và đồng nghiệp chứng kiến có thể được coi là bằng chứng của quá trình đó. Nó cũng có thể là một dấu hiệu cho thấy các nhiệm vụ săn ngoại hành tinh hiện tại của chúng tôi có thể không phụ thuộc vào nhiệm vụ phát hiện các ngoại lệ. Trong những năm tới, các sứ mệnh thế hệ tiếp theo dự kiến sẽ cung cấp các phân tích chi tiết hơn về các ngôi sao xa xôi và hệ thống hành tinh của chúng.
Tuy nhiên, như Dạyey đã chỉ ra, những điều này cũng có thể bị hạn chế về những gì họ có thể phát hiện và cuối cùng có thể cần các chiến lược mới:
Sự hiếm có của các mặt trăng ở các vùng bên trong của các hệ sao này cho thấy rằng các mặt trăng riêng lẻ sẽ vẫn khó tìm thấy trong dữ liệu của Kepler và các nhiệm vụ sắp tới như TESS, sẽ tìm thấy rất nhiều hành tinh trong thời gian rất ngắn, cũng sẽ gặp khó khăn trong việc tìm kiếm những mặt trăng này. Nó có khả năng là các mặt trăng, mà chúng ta vẫn mong đợi ở ngoài đó ở đâu đó, cư trú ở các khu vực bên ngoài của các hệ sao này, giống như chúng làm trong Hệ Mặt trời của chúng ta. Nhưng các khu vực này khó thăm dò hơn nhiều, vì vậy chúng ta sẽ phải thông minh hơn nữa về cách chúng ta tìm kiếm những thế giới này với các bộ dữ liệu hiện tại và tương lai.
Trong khi đó, chúng ta chắc chắn có thể thoát ra khỏi thực tế là exomoon đầu tiên dường như đã được phát hiện. Mặc dù các kết quả này đang chờ đánh giá ngang hàng, xác nhận mặt trăng này sẽ có nghĩa là cơ hội nghiên cứu bổ sung cho hệ thống Kepler-1625. Thực tế là mặt trăng này quay quanh khu vực có thể ở sao Star cũng là một tính năng thú vị, mặc dù bản thân mặt trăng không thể ở được.
Tuy nhiên, khả năng mặt trăng có thể ở được quay quanh một người khổng lồ khí chắc chắn rất thú vị. Nghe có vẻ giống như một cái gì đó có thể đã xuất hiện trong một số bộ phim khoa học viễn tưởng?
