Đó là cách mà từ lâu, các nhà thiên văn học đã bắt đầu khám phá những hành tinh đầu tiên xung quanh các ngôi sao khác. Đáng ngạc nhiên, tiềm năng để làm như vậy có thể không còn xa.
Trước khi khám phá cách chúng ta có thể phát hiện các vệ tinh của các hành tinh xa xôi, trước tiên các nhà thiên văn phải cố gắng hiểu được những gì họ có thể đang tìm kiếm. May mắn thay, câu hỏi này liên quan tốt đến sự hiểu biết phát triển nhanh chóng về cách các hệ mặt trời hình thành.
Nói chung, có ba cơ chế mà các hành tinh có thể có được các vệ tinh. Đơn giản nhất là chúng chỉ đơn giản là hình thành cùng nhau từ một đĩa bồi tụ. Một điều nữa là một tác động lớn có thể đánh bật vật chất của một hành tinh hình thành vệ tinh như các nhà thiên văn học tin rằng đã xảy ra với Mặt trăng của chúng ta. Một số ước tính đã chỉ ra rằng các tác động như vậy nên thường xuyên và có đến 1 trên 12 Trái đất giống như các hành tinh có thể đã hình thành các mặt trăng theo cách này. Cuối cùng, một vệ tinh có thể là một tiểu hành tinh hoặc sao chổi bị bắt như có khả năng đối với nhiều mặt trăng của Sao Mộc và Sao Thổ.
Mỗi trường hợp này tạo ra một phạm vi khối lượng khác nhau. Cơ thể bị bắt giữ có khả năng là nhỏ nhất và do đó khó có thể phát hiện được trong tương lai gần. Các mặt trăng được tạo ra tác động dự kiến sẽ chỉ có thể tạo thành các cơ thể với 4% tổng khối lượng của hành tinh và do đó, cũng khá hạn chế. Các mặt trăng lớn nhất được cho là hình thành trong các đĩa xung quanh tạo thành Sao Mộc giống như các hành tinh. Đây là những khả năng có thể được phát hiện.
Phương pháp đầu tiên mà các nhà thiên văn học có thể phát hiện các mặt trăng như vậy là bằng những thay đổi mà họ sẽ thực hiện trong sự chao đảo của ngôi sao đã được sử dụng để phát hiện nhiều hành tinh ngoài hệ mặt trời cho đến nay. Các nhà thiên văn học đã nghiên cứu làm thế nào một cặp sao nhị phân có thể ảnh hưởng đến hệ sao nhị phân có thể có trên ngôi sao thứ ba mà nó quay quanh. Nếu ngôi sao nhị phân được hoán đổi cho một hành tinh và mặt trăng thì hóa ra các hệ thống dễ phát hiện nhất là các mặt trăng khổng lồ ở xa hành tinh này, nhưng lại gần với ngôi sao mẹ. Tuy nhiên, ngoại trừ trong các trường hợp cực đoan, lượng rung lắc mà cặp đôi có thể gây ra trong ngôi sao quá nhỏ đến nỗi nó sẽ bị ngập trong chuyển động đối lưu của bề mặt ngôi sao, khiến việc phát hiện thông qua phương pháp này gần như không thể.
Các nhà thiên văn học đã bắt đầu phát hiện một số lượng lớn các ngoại hành tinh bằng cách quá cảnh, nơi hành tinh này gây ra nhật thực nhỏ. Các nhà thiên văn học cũng có thể phát hiện sự hiện diện của mặt trăng theo cách này? Trong trường hợp này, giới hạn phát hiện sẽ lại dựa trên kích thước của mặt trăng. Hiện tại, Kepler vệ tinh dự kiến sẽ phát hiện các hành tinh có khối lượng tương tự Trái đất. Nếu các mặt trăng tồn tại xung quanh một hành tinh siêu Jovian cũng có kích thước tương tự Trái đất, thì chúng cũng nên được phát hiện. Tuy nhiên, hình thành mặt trăng lớn này là khó khăn. Mặt trăng lớn nhất trong hệ mặt trời ở Ganymede, chiếm 40% đường kính Trái đất, đặt nó khiêm tốn dưới ngưỡng phát hiện hiện tại, nhưng có khả năng trong tầm với của các sứ mệnh ngoại hành tinh trong tương lai.
Tuy nhiên, việc phát hiện trực tiếp các nhật thực gây ra bởi quá cảnh là cách duy nhất để quá cảnh có thể được sử dụng để khám phá các ngoại lệ. Trong vài năm qua, các nhà thiên văn học đã bắt đầu sử dụng sự rung chuyển của các hành tinh khác trên những hành tinh mà họ đã phát hiện ra để suy ra sự tồn tại của các hành tinh khác trong hệ thống giống như cách kéo của Sao Hải Vương trên Sao Thiên Vương cho phép các nhà thiên văn học dự đoán sự tồn tại của Sao Hải Vương trước đó nó đã được khám phá. Một mặt trăng đủ lớn có thể gây ra các biến thể có thể phát hiện được khi quá cảnh của hành tinh bắt đầu và kết thúc. Các nhà thiên văn học đã sử dụng kỹ thuật này để đặt giới hạn cho khối lượng mặt trăng tiềm năng xung quanh các ngoại hành tinh HD 209458 và OGLE-TR-113b ở khối lượng 3 và 7 Trái đất tương ứng.
Exoplanet được phát hiện đầu tiên được phát hiện xung quanh một pulsar. Sự giằng xé của hành tinh này gây ra sự biến đổi của nhịp đập đều đặn của nhịp đập Pulsar. Pulsar thường đánh bại hàng trăm đến hàng nghìn lần mỗi giây và như vậy, là những chỉ số cực kỳ nhạy cảm về sự hiện diện của các hành tinh. Pulsar PSR B1257 + 12 được biết đến là nơi chứa một hành tinh chỉ bằng 0,04% khối lượng Trái đất, nằm dưới ngưỡng khối lượng của nhiều mặt trăng. Như vậy, các biến thể trong các hệ thống này, gây ra bởi các mặt trăng sẽ có khả năng phát hiện được với công nghệ hiện tại. Các nhà thiên văn đã sử dụng nó để tìm kiếm các vệ tinh xung quanh hành tinh quay quanh PSR B1620-26 và loại trừ khả năng các mặt trăng hơn 12% khối lượng của sao Mộc trong vòng nửa Đơn vị thiên văn (khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời hoặc 93 triệu dặm) của hành tinh .
Phương pháp cuối cùng mà các nhà thiên văn học đã phát hiện các hành tinh có khả năng có thể được sử dụng cho exomoons là quan sát trực tiếp. Vì hình ảnh trực tiếp của các ngoại hành tinh chỉ mới được thực hiện trong vài năm qua, tùy chọn này có thể vẫn còn là một lối thoát, nhưng các nhiệm vụ trong tương lai như Terrestrial Planet Finder có thể đưa nó vào cõi khả thi. Ngay cả khi mặt trăng không được giải quyết hoàn toàn, phần bù của tâm điểm của cặp có thể được phát hiện bằng các dụng cụ hiện tại.
Nhìn chung, nếu sự bùng nổ kiến thức về các hệ hành tinh vẫn tiếp diễn, các nhà thiên văn học sẽ có khả năng phát hiện ra các ngoại lệ trong tương lai gần. Khả năng đã tồn tại đối với một số trường hợp, như các hành tinh xung, nhưng do sự hiếm có của chúng, khả năng thống kê tìm thấy một hành tinh có mặt trăng đủ lớn là thấp. Nhưng khi thiết bị tiếp tục được cải thiện, làm cho các ngưỡng phát hiện thấp hơn đối với các phương pháp khác nhau, các ngoại lệ đầu tiên sẽ xuất hiện. Không còn nghi ngờ gì nữa, những cái đầu tiên sẽ lớn. Điều này sẽ đặt ra câu hỏi về những loại bề mặt và khả năng khí quyển mà chúng có thể có. Đổi lại, điều này sẽ truyền cảm hứng cho nhiều câu hỏi hơn về những gì cuộc sống có thể tồn tại.
Nguồn:
Khả năng phát hiện của Moons của các hành tinh ngoài mặt trời - Karen M. Lewis
