so tinh tu

Số hành tinh tự do trong vũ trụ có thể còn nhiều số lượng sao

Ảnh minh họa một hành tinh tự do. (Ảnh: NASA/JPL-Caltech)

Một đội thiên văn học quốc tế vừa phát hiện thấy chừng 10 hành tinh dường như đang trôi nổi trong không gian giữa các sao. Các hành tinh này ở quá xa các ngôi sao nên chúng không thể quay xung quanh một ngôi sao nào cả, và có thể đang trôi giạt tự do trong không gian vũ trụ. Đội nghiên cứu tin rằng những hành tinh lêu lổng như thế có thể nhiều hơn số ngôi sao bình thường đến gần tỉ lệ 2:1 và sự tồn tại của chúng có thể xác nhận cho các chương trình mô phỏng trên máy tính của sự hình thành hệ mặt trời.

Cho đến nay, người ta đã tìm thấy hơn 550 hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Phần lớn trong số những hành tinh ngoại (hành tinh ngoài hệ mặt trời) này để lộ sự hiện diện của chúng qua sức hút hấp dẫn tác dụng lên ngôi sao chủ của chúng, hoặc qua sự lu mờ độ sáng mà chúng gây ra khi chúng đi qua phía trước ngôi sao của chúng. Tuy nhiên, một nhóm chừng 12 thế giới mới đó trước đây đã được tìm thấy bởi sự vi hội tụ hấp dẫn.

Kĩ thuật này hoạt động trên nguyên lí là vật thể mà người ta quan tâm đang trực tiếp đi qua giữa người quan sát và một vật thể nền ở xa hơn phía sau. Khối lượng của vật thể phía trước tác dụng như một thấu kính và làm phóng đại ánh sáng phát ra từ vật thể đằng sau. Nếu vật thể phía trước là một ngôi sao, thì mọi hành tinh đang quay xung quanh sẽ để lại vết tích mách bảo của riêng nó trong hình dạng của sự phóng đại đó. Tuy nhiên, do yêu cầu sắp thẳng hàng chính xác, cho nên chỉ có vài ba trường hợp trong một triệu ngôi sao trong phần trung tâm của Dải Ngân hà bị vi hội tụ tại một thời điểm bất kì. Đây là lí do vì sao số lượng hành tinh ngoại được phát hiện ra theo phương pháp này là thấp.

Sàng lọc qua 50 triệu ngôi sao

Trong một nỗ lực nhằm giải quyết vấn đề này, chương trình hợp tác Quan sát Vi hội tụ Thiên văn vật lí (MOA) đã quan sát nhiều ngôi sao cùng một lúc. Những hành tinh lêu lổng mới nói trên được tìm thấy trong sự quan sát MOA của 50 triệu ngôi sao bên trong Dải Ngân hà từ năm 2006 đến 2007. “Với toàn bộ những ngôi sao đã quan sát, chúng tôi rất chắc chắn rằng chúng tôi đã chứng kiến 474 sự kiện hội tụ hấp dẫn rõ ràng”, phát biểu của tác giả đầu nhóm nghiên cứu, Takahiro Sumi ở trường Đại học Osaka, Nhật Bản. Trong số 474 sự kiện này, 10 sự kiện tồn tại chưa tới hai ngày. Bảy trong số 10 sự kiện này sau này được xác nhận bởi số liệu thu từ chương trình Thí nghiệm Hội tụ Hấp dẫn Quang học (OGLE).

Thời gian kéo dài sự kiện càng ngắn, thì vật thể hội tụ có khối lượng càng nhỏ; thời gian chưa tới hai ngày cho thấy khối lượng của vật thể đằng trước nhỏ hơn nhiều so với khối lượng của một ngôi sao. Thật ra, Sumi tin rằng thủ phạm chính là những hành tinh với khối lượng chừng bằng Mộc tinh. Ngoài ra, người ta không thấy có ngôi sao nào trong cự li 10 đơn vị thiên văn xung quanh những vật thể hội tụ hấp dẫn đó – một đơn vị thiên văn là khoảng cách giữa Mặt trời và trái đất, và Thổ tinh quay ở cự li cách Mặt trời 9 đơn vị thiên văn. “Có khả năng những hành tinh này thật sự có một ngôi sao chủ. Tuy nhiên, sự ghi ảnh trực tiếp những hành tinh ngoại mà những đội nghiên cứu khác thực hiện cho thấy những hành tinh xa xôi như thế là rất hiếm”, Sumi giải thích. “Điều này khiến chúng tôi kết luận rằng những vật thể đang hội tụ hấp dẫn đó là những hành tinh đang trôi giạt tự do, không liên kết với bất kì ngôi sao nào hết”.

Vì chúng là những sự kiện ngắn ngủi, và là kết quả của sự sắp thẳng hàng tình cờ, Sumi không trông mong gì làm sáng tỏ một mớ sự kiện hành tinh hội tụ hấp dẫn nhiều như vậy với MOA. Từ phân tích thống kê số liệu của mình, ông có thể ngoại suy ra một con số định lượng số thành viên của những hành tinh đang trôi giạt tự do như thế này. “Chúng tôi nhận thấy các hành tinh tự do, với khối lượng chừng bằng Mộc tinh, sẽ phong phú hơn gấp 1,8 lần so với số ngôi sao mà chúng tôi đã quan sát”, Sumi giải thích.

Phân tán trong không gian

Sự tồn tại những hành tinh lêu lổng không hoàn toàn bất ngờ: chúng đã được dự đoán từ những mô hình máy tính của sự hình thành hệ mặt trời. “Chúng tôi nghĩ chúng đã được hình thành theo kiểu giống như những hành tinh khác nhưng sau đó bị phân tán từ hệ ra bên ngoài bởi sự tương tác hấp dẫn giữa chúng”, Sumi nói. Joachim Wambsganss, thuộc trường Đại học Heidelberg, Đức, người không có liên quan gì trong nghiên cứu trên, cho biết nghiên cứu này đã lần đầu tiên định lượng được quá trình này. “Chúng ta vừa vặn không biết hiện tượng này xảy ra thường xuyên như thế nào”, ông nói. “Nghiên cứu này cho chúng tôi một ý tưởng”.

Wambsganss tiếp tục mô tả nghiên cứu trên là “một phương pháp rõ ràng và chắc chắn”, tuy nhiên, ông nghĩ một số có lẽ không tin vào khẳng định mức độ phong phú của các hành tinh lêu lổng. “Họ đã sử dụng một phép phân tích thống kê rất rộng, sử dụng một vài hệ số khác nhau, nhưng những người khác có thể tranh cãi về những con số mà họ đã sử dụng”, ông giải thích. Một cách củng cố cho khẳng định của nghiên cứu trên sẽ là sử dụng giai đoạn dữ liệu tiếp theo thu từ các thí nghiệm MOA. “Có thêm ba năm dữ liệu 2008-2010 nữa, họ có thể tiếp tục phân tích theo cách giống như vậy. Họ sẽ tìm thấy nhiều sự kiện như thế này hơn và điều này sẽ mang lại một cơ sở thống kê chắc chắn hơn cho những khẳng định của họ”, ông nói.
--------
nguồn: thư viện vật lý