Tìm ngoại hành tinh là một công việc khó khăn. Ngoài việc yêu cầu các công cụ tinh vi nghiêm túc, nó còn cần đến các nhóm các nhà khoa học cam kết; những người sẵn sàng đổ hết khối lượng dữ liệu để tìm bằng chứng về những thế giới xa xôi. Giáo sư Kipping, một nhà thiên văn học có trụ sở tại Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian, là một người như vậy.
Trong cộng đồng thiên văn, Kipping nổi tiếng với công việc của mình với exomoons. Nhưng nghiên cứu của ông cũng mở rộng đến nghiên cứu và mô tả đặc điểm của các ngoại hành tinh, mà ông theo đuổi với các đồng nghiệp của mình tại Phòng thí nghiệm Thế giới mát mẻ tại Đại học Columbia. Và điều khiến anh ta quan tâm nhất trong những năm gần đây là tìm ra các ngoại hành tinh xung quanh người hàng xóm gần nhất của Sun Sun - Proxima Centauri.
Kipping tự mô tả mình là một người lập mô hình người Hồi giáo, kết hợp mô hình lý thuyết mới với các kỹ thuật phân tích dữ liệu thống kê hiện đại được áp dụng cho các quan sát. Ông cũng là Điều tra viên chính (PI) của Cuộc săn lùng Exomoons với Kepler (HEK) dự án và một đồng nghiệp tại Đài thiên văn Harvard College. Trong vài năm qua, anh và nhóm của mình đã thực hiện cuộc săn lùng các ngoại hành tinh đến khu phố sao địa phương.
Cảm hứng cho tìm kiếm này trở lại vào năm 2012, khi Kipping đang ở một hội nghị và nghe tin tức về một loạt các ngoại hành tinh được phát hiện xung quanh Kepler 42 (hay còn gọi là KOI-961). Sử dụng dữ liệu từ nhiệm vụ Kepler, một nhóm từ Viện Công nghệ California đã phát hiện ra ba ngoại hành tinh quay quanh ngôi sao lùn đỏ này, nằm cách Trái đất khoảng 126 năm ánh sáng.
Vào thời điểm đó, Kipping nhớ lại cách tác giả của nghiên cứu - Giáo sư Philip Steven Muirhead, hiện là phó giáo sư tại Viện nghiên cứu vật lý thiên văn tại Đại học Boston - nhận xét rằng hệ thống sao này trông rất giống các ngôi sao lùn đỏ gần nhất của chúng ta - Ngôi sao của ngôi sao đỏ và Proxima Centauri.
Ngoài ra, các hành tinh Kepler 42 phái rất dễ nhận ra, vì sự gần gũi của chúng với ngôi sao có nghĩa là chúng đã hoàn thành một quỹ đạo trong khoảng một ngày. Vì chúng vượt qua thường xuyên trước ngôi sao của mình, nên khả năng bắt gặp chúng bằng Phương pháp Chuyển tuyến là tốt.
Như giáo sư Kipping đã nói với Tạp chí Vũ trụ qua email, đây là khoảnh khắc của ah ah ha mà sẽ truyền cảm hứng cho ông nhìn vào Proxima Centauri để xem liệu nó có hệ thống các hành tinh không:
Chúng tôi được truyền cảm hứng từ việc phát hiện ra các hành tinh đi qua KOI-961 bởi Phil Muirhead và nhóm của ông sử dụng dữ liệu Kepler. Ngôi sao này rất giống với Proxima, một sao lùn M muộn có ba hành tinh có kích thước trái đất rất gần với ngôi sao. Nó khiến tôi nhận ra rằng nếu hệ thống đó ở xung quanh Proxima, xác suất vận chuyển sẽ là 10% và ngôi sao kích thước nhỏ sẽ dẫn đến các tín hiệu khá dễ phát hiện.
Về bản chất, Kipping nhận ra rằng nếu một hệ hành tinh như vậy cũng tồn tại xung quanh Proxima Centauri, một ngôi sao có đặc điểm tương tự, thì chúng sẽ rất dễ bị phát hiện. Sau đó, anh và nhóm của mình bắt đầu cố gắng đặt thời gian bằng kính viễn vọng không gian. Và vào năm 2014-15, họ đã được cho phép sử dụng vệ tinh Độ biến thiên và dao động sao (MOST) của Cơ quan Vũ trụ Canada.
Có kích thước tương đương với một chiếc vali, vệ tinh MOST chỉ nặng 54 kg và được trang bị một kính viễn vọng độ phân giải cực cao có đường kính chỉ 15 cm. Đây là vệ tinh khoa học đầu tiên của Canada được đưa lên quỹ đạo trong 33 năm và là kính viễn vọng không gian đầu tiên được thiết kế và chế tạo hoàn toàn ở Canada.
Mặc dù kích thước của nó, MOST nhạy hơn mười lần so với Kính thiên văn vũ trụ Hubble. Ngoài ra, Kipping và nhóm của anh ta biết rằng một nhiệm vụ tìm kiếm các ngoại hành tinh xung quanh Proxima Centauri sẽ có nguy cơ quá cao đối với một thứ như Hubble. Trên thực tế, CSA ban đầu đã từ chối các ứng dụng của họ vì lý do tương tự.
Ban đầu MOST từ chối chúng tôi vì họ muốn xem Alpha Centauri sau thông báo của Dumusque et al. của một hành tinh ở đó, Kíp nói Kipping. Rất dễ hiểu Proxima, mà không có hành tinh nào được biết đến vào thời điểm đó, không được ưu tiên cao như Alpha Cen. Chúng tôi thậm chí chưa bao giờ cố gắng trong thời gian Hubble, đó sẽ là một yêu cầu rất lớn để nhìn chằm chằm vào HST tại một ngôi sao duy nhất trong nhiều tháng liền chỉ với 10% cơ hội thành công.
Vào năm 2014 và 2015, họ đã bảo đảm cho phép sử dụng MOST và quan sát Proxima Centauri hai lần - vào tháng Năm của cả hai năm. Từ đó, họ đã thu được một tháng và một nửa giá trị trắc quang dựa trên không gian, mà họ hiện đang xử lý để tìm kiếm quá cảnh. Như Kipping đã giải thích, điều này khá khó khăn, vì Proxima Centauri là một ngôi sao rất năng động - chịu sự tác động của các ngôi sao.
Ngôi sao bùng lên rất thường xuyên và nổi bật trong dữ liệu của chúng tôi, ông nói. Sửa lỗi cho hiệu ứng này là một trong những trở ngại chính trong phân tích của chúng tôi. Về mặt tích cực, hoạt động quay vòng khá nhẹ nhàng. Vấn đề khác mà chúng tôi gặp phải là MOST quay quanh Trái đất cứ sau 100 phút, do đó chúng tôi nhận được các khoảng trống dữ liệu mỗi khi MOST đi sau Trái đất.
Những nỗ lực của họ để tìm ra các ngoại hành tinh xung quanh Proxima Centauri đặc biệt có ý nghĩa trong thông báo gần đây của Đài thiên văn Nam châu Âu về việc phát hiện ra một hành tinh ngoại hành tinh trong khu vực có thể ở Proxima Centauri (Proxima b). Nhưng so với ESO Chấm đỏ nhạt dự án, Kipping và nhóm của ông đã dựa vào các phương pháp khác nhau.
Như Kipping đã giải thích, điều này dẫn đến sự khác biệt giữa Phương thức vận chuyển và Phương pháp vận tốc xuyên tâm:
Về cơ bản, chúng ta tìm kiếm các hành tinh có sự liên kết phù hợp để vận chuyển (hoặc nhật thực) trên khắp mặt của ngôi sao, trong khi vận tốc hướng tâm tìm kiếm chuyển động lắc lư của một ngôi sao để đáp ứng với ảnh hưởng của lực hấp dẫn của một hành tinh quay quanh. Quá cảnh luôn ít có khả năng thành công cho một ngôi sao nhất định, bởi vì chúng tôi yêu cầu căn chỉnh phải vừa phải. Tuy nhiên, phần thưởng là chúng ta có thể tìm hiểu thêm về hành tinh này, bao gồm cả những thứ như kích thước, mật độ, bầu khí quyển và sự hiện diện của mặt trăng và nhẫn.
Trong những tháng tới và năm tới, Kipping và nhóm của anh ta có thể được kêu gọi để theo dõi thành công của khám phá ESO. Đã phát hiện Proxima b bằng phương pháp Radial Velocity, giờ đây, các nhà thiên văn học đã xác nhận sự tồn tại của hành tinh này bằng phương pháp phát hiện khác.
Ngoài ra, có thể tìm hiểu nhiều về một hành tinh thông qua Phương thức vận chuyển, điều này sẽ hữu ích khi xem xét tất cả những điều chúng ta vẫn không biết về Proxima b. Điều này bao gồm thông tin về bầu khí quyển của nó, mà Phương thức vận chuyển thường có thể tiết lộ thông qua các phép đo phổ.
Đủ để nói, Kipping và các đồng nghiệp của ông khá phấn khích trước thông báo của Proxima b. Như ông nói:
Đây có lẽ là phát hiện ngoại hành tinh quan trọng nhất trong thập kỷ qua. Sẽ thật đáng thất vọng nếu Proxima b không quá cảnh, một hành tinh rất gần nghịch lý cho đến nay về khả năng chúng ta tìm hiểu thêm về nó. Đối với chúng tôi, quá cảnh không chỉ là đóng băng trên bánh, chỉ đóng vai trò là tín hiệu xác nhận - thay vào đó, quá cảnh mở ra cánh cửa để tìm hiểu những bí mật mật thiết của Proxima, thay đổi Proxima b từ một điểm dữ liệu ẩn danh duy nhất sang một thế giới phong phú mỗi tháng chúng ta sẽ nghe về những khám phá mới về bản chất và tính cách của cô ấy.
Tháng 9 tới đây, Kipping sẽ tham gia giảng viên tại Đại học Columbia, nơi anh sẽ tiếp tục săn lùng ngoại hành tinh. Người ta chỉ có thể hy vọng rằng những người mà anh ta và đồng nghiệp của mình tìm thấy cũng nằm trong tầm tay!
