Bức hình đáng giá với tên gọi 'mắt thần 10 tỷ đô': Sự thay đổi toàn diện về cách mà khoa học quan sát bầu trời

(Tổ Quốc) - Trong vòng ba thập kỷ vừa qua, chúng ta đã trải qua một cuộc cách mạng vĩ đại - bình minh của Kỷ nguyên ngoại hành tinh.

Bạn đã bao giờ mơ ước được nhìn thấy một thế giới ngoài hành tinh chưa? Một hành tinh xoay quanh một ngôi sao xa xôi, cách Mặt Trời nhiều năm ánh sáng? Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) vừa ghi lại hình ảnh đầu tiên về điều đó - một hành tinh xoay quanh một ngôi sao xa xôi, Space.com báo cáo.

Những hình ảnh mới tiết lộ từ JWST sẽ là công cụ hữu ích cho các nhà thiên văn học trong việc nâng cao hiểu biết về các hành tinh ngoại hành tinh (ngoài Hệ Mặt Trời).

Khám phá thế giới vô hình, xa xôi

Trong ba thập kỷ vừa qua, chúng ta đã chứng kiến một cuộc cách mạng lớn - bình minh của Kỷ nguyên ngoại hành tinh. Nơi mà chúng ta trước đây từng nghĩ rằng không có hành tinh nào khác xoay quanh các ngôi sao xa xôi, và tự đặt câu hỏi liệu Hệ Mặt Trời có phải là duy nhất hay không. Nhờ sự phát triển của khoa học và công nghệ, giờ đây chúng ta biết rằng các hành tinh tồn tại khắp mọi nơi.

Tuy nhiên, hầu hết các hành tinh ngoại hành tinh được phát hiện một cách gián tiếp. Chúng xoay quanh các ngôi sao chủ của mình gần đến mức, với công nghệ hiện đại, chúng ta không thể quan sát trực tiếp. Thay vào đó, chúng ta quan sát các biểu hiện không thường của các ngôi sao chủ và từ đó suy ra sự tồn tại của những hành tinh ngoại hành tinh 'vô hình' này.

Trong số tất cả các thế giới xa lạ đó, chỉ có một vài được quan sát trực tiếp. Ví dụ, hệ sao HR 8799, với 4 hành tinh khổng lồ, đã được chụp ảnh thường xuyên đến mức các nhà thiên văn đã tạo ra một đoạn video cho thấy chúng di chuyển theo quỹ đạo xung quanh ngôi sao chủ của họ.

Để thu thập hình ảnh trực tiếp đầu tiên của JWST về một ngoại hành tinh, các nhà thiên văn đã hướng kính thiên văn về ngôi sao HIP 65426. Sau đó, hành tinh khổng lồ đồng hành HIP 65426b của ngôi sao này đã được phát hiện thông qua hình ảnh trực tiếp vào năm 2017.

Ngoại hành tinh HIP 65426b không giống như bất kỳ hành tinh nào khác - tất cả đều làm cho nó trở thành một mục tiêu đặc biệt 'dễ dàng' cho việc chụp ảnh trực tiếp. Trước hết, nó cách xa ngôi sao chủ của mình một cách đáng kể, quay quanh quỹ đạo xa HIP 65426 khoảng 92 lần so với khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời. (Điều này có nghĩa là HIP 65426b cách ngôi sao của nó khoảng 14 tỷ km). Theo quan điểm của các nhà khoa học, điều này tạo ra một khoảng cách 'lý tưởng', giúp quan sát dễ dàng hơn.

Tiếp theo, HIP 65426b là một thế giới khổng lồ - được cho là có khối lượng nhiều lần hành tinh lớn nhất của Hệ Mặt Trời - Sao Mộc - vì vậy nó còn được gọi là Siêu Sao Mộc. Ngoài ra, nó cũng đã được phát hiện là rất nóng, với nhiệt độ tại các đỉnh mây của nó ít nhất là 1.200 độ C.

Hình ảnh được chụp như thế nào và chúng cho chúng ta thấy điều gì?

Trong điều kiện bình thường, ánh sáng từ HIP 65426 sẽ hoàn toàn chiếm ưu thế so với ánh sáng từ hành tinh HIP 65426b, bất kể khoảng cách giữa chúng.

Để giải quyết vấn đề này, JWST mang theo một số 'coronagraph', dụng cụ giúp kính thiên văn chặn ánh sáng từ một ngôi sao sáng để tìm kiếm các vật thể mờ hơn ở gần đó. Điều này tương tự như việc bạn sử dụng tay để che ánh sáng từ đèn pha của một chiếc ô tô để có thể nhìn thấy các vật thể khác.

Sử dụng phương pháp coronagraph, JWST đã chụp một loạt ảnh của HIP 65426b ở các bước sóng ánh sáng hồng ngoại khác nhau. Trong mỗi bức ảnh, hành tinh có thể được nhìn thấy rõ ràng - như một điểm sáng duy nhất từ vị trí của ngôi sao chủ bị che khuất của nó.

NASA cho biết rằng, màu tím biểu diễn chế độ xem của thiết bị NIRCam ở 3,00 micron, màu xanh biểu diễn chế độ xem của thiết bị NIRCam ở 4,44 micron, màu vàng biểu diễn chế độ xem của thiết bị MIRI ở 11,4 micron và màu đỏ biểu diễn chế độ xem của thiết bị MIRI ở 15,5 micron. Các bức ảnh này có sự khác nhau do các công cụ quan sát khác nhau của James Webb thu thập ánh sáng.

Ngôi sao nhỏ màu trắng trong mỗi bức ảnh đánh dấu vị trí của ngôi sao chủ HIP 65426, ngôi sao này đã được giảm ánh sáng bằng cách sử dụng coronagraph và xử lý hình ảnh.

Các nhà nghiên cứu dẫn đầu các quan sát phát hiện rằng JWST đang hoạt động tốt hơn khoảng 10 lần so với dự kiến - một kết quả khiến các nhà thiên văn trên toàn thế giới vui mừng chờ xem điều gì tiếp theo sẽ xảy ra.

Sử dụng quan sát của họ, họ xác định rằng khối lượng của HIP 65426b gần gấp 7 lần khối lượng của Sao Mộc. Ngoài ra, dữ liệu cũng cho thấy rằng hành tinh này nóng hơn dự kiến (với nhiệt độ tại đỉnh mây trên 1.000 độ C) và có bán kính xấp xỉ 1,5 lần bán kính của Sao Mộc.

Những hình ảnh này tạo ra một cái nhìn về một thế giới hoàn toàn xa lạ, khác biệt so với bất kỳ thứ gì trong Hệ Mặt Trời.

Tín hiệu cho tương lai

Các quan sát về HIP 65426b chỉ là dấu hiệu đầu tiên về khả năng của JWST trong việc chụp ảnh các hành tinh ngoại hành tinh quanh các ngôi sao khác.

Độ chính xác đáng kinh ngạc của dữ liệu hình ảnh cho thấy JWST sẽ có khả năng quan sát trực tiếp các hành tinh nhỏ hơn so với dự kiến trước đây. Thay vì chỉ giới hạn ở các hành tinh có khối lượng lớn hơn sao Mộc, nó có thể nhìn thấy các hành tinh tương đương hoặc thậm chí nhỏ hơn sao Thổ.

Điều này thực sự là một khám phá thú vị. Khả năng của JWST trong việc nhìn thấy các hành tinh nhỏ hơn và mờ hơn so với dự kiến sẽ tăng đáng kể số lượng mục tiêu ngoại hành tinh có sẵn cho các nhà thiên văn học.

Hơn nữa, độ chính xác mà JWST thực hiện các phép đo này cũng cho thấy chúng ta sẽ có cơ hội tìm hiểu nhiều hơn về bầu khí quyển của các hành tinh hơn là mong đợi. Các quan sát lặp đi lặp lại bằng kính thiên văn có thể thậm chí tiết lộ thêm chi tiết về cách các bầu khí quyển này thay đổi theo thời gian.

Trong những năm sắp tới, cộng đồng thiên văn học toàn cầu đang rất mong chờ sẽ có nhiều hình ảnh mới về thế giới ngoại hành tinh do JWST chụp. Mặc dù có thể những hình ảnh đó không giống như trong các bộ phim khoa học viễn tưởng, nhưng chúng vẫn sẽ là một bước tiến lớn trong việc hiểu biết của chúng ta về các hành tinh xung quanh các ngôi sao khác.

Theo NASA, Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) - được xây dựng bởi 3 cơ quan NASA, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và Cơ quan Vũ trụ Canada (CSA) - đang ở vị trí cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km, được gọi là điểm Lagrange (L2) thứ hai. Môi trường và điều kiện vật lý lý tưởng của L2 sẽ giúp JWST hiển thị sức mạnh quan sát hồng ngoại của nó.

Tờ Theverge cho biết, việc đầu tư vào kính viễn vọng không gian JWST đã tốn kém tới 10 tỷ USD. Số tiền này gần như là chi phí toàn bộ cuộc đời của NASA, bao gồm cả quá trình phát triển từ những năm 2000 và 5 năm hoạt động đầu tiên, theo Planetary Society.

Bài viết tham khảo từ: Space.com, Theverge, Webbtelescope