Các nhà thiên văn học đã tìm thấy hành tinh đầu tiên bên ngoài thiên hà của chúng ta chưa? Nó phức tạp lắm

Thiên hà Xoáy nước, cách Trái đất 28 triệu năm ánh sáng, nhìn vào kính viễn vọng của chúng ta giống như một cơn bão vũ trụ rải rác bằng đá quý lấp lánh. Các cánh tay khổng lồ, gầy guộc ra ngoài theo hình xoắn ốc từ trung tâm của Whirlpool, còn được gọi là M51. Nằm trong chúng là những ngôi sao trẻ bùng lên sự sống và những ngôi sao già đang nở ra, sắp hết hạn và bùng nổ.

Vào năm 2012, Đài quan sát Chandra của NASA, nơi quan sát bầu trời bằng tia X, đã phát hiện ra một tia chớp kỳ lạ đến từ thiên hà. Nguồn tia X ở một trong các cánh tay của Whirlpool đã tắt trong khoảng hai giờ trước khi đột ngột bùng phát trở lại. Điều này không đặc biệt bất thường đối với các nguồn tia X trong vũ trụ. Một số phát sáng, một số khác mờ theo định kỳ.

Nguồn đặc biệt này phát ra từ một “hệ nhị phân tia X”, được gọi là M51-ULS-1, thực chất là hai vật thể: Các đối tác vũ trụ đã quay xung quanh nhau trong hàng tỷ năm. Một trong những vật thể này là lỗ đen hoặc sao neutron, và vật thể kia có thể là một loại sao lớn, rất sáng được gọi là “siêu khổng lồ xanh”.

Khi các nhà thiên văn học xem xét kỹ hơn một chút về tín hiệu tia X từ cặp đôi, họ bắt đầu nghi ngờ nguyên nhân gây ra sự mờ đi có thể là thứ mà chúng ta chưa từng thấy trước đây: Một thế giới bên ngoài Dải Ngân hà, đã ngăn cản X- tia từ kính thiên văn của chúng ta. Nhóm nghiên cứu đặt tên cho nó là “hành tinh ngoại”.

Một nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi nhà thiên văn học Rosanne Di Stefano, thuộc Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian, đã công bố chi tiết giả thuyết của họ trên tạp chí Nature Astronomy vào ngày 25 tháng 10. Nghiên cứu của họ đưa ra bằng chứng cho thấy tia X nháy mắt do Chandra phát hiện có khả năng gây ra bởi một hành tinh, có kích thước bằng Sao Thổ, đi qua phía trước M51-ULS-1.

Ứng cử viên ngoại hành tinh có tên “M51-1” và được cho là quay quanh hệ nhị phân vật chủ của nó ở cùng khoảng cách Sao Thiên Vương quay quanh mặt trời của chúng ta.

Trong khi nhiều nguồn tin tức đã ủng hộ việc phát hiện là “hành tinh đầu tiên được phát hiện bên ngoài Dải Ngân hà”, không có cách nào để xác nhận phát hiện này. Ít nhất, không phải trong vài thập kỷ nữa, khi hành tinh được đề xuất được cho là thực hiện một quá cảnh khác của hệ nhị phân. Di Stefano cho biết nhóm nghiên cứu đã mô hình hóa các vật thể khác có khả năng tạo ra sự nhúng tia X nhưng không thành công. Tuy nhiên, cô nhấn mạnh đây không phải là một phát hiện đã được xác nhận.

Di Stefano nói: “Chúng tôi không thể khẳng định đây chắc chắn là một hành tinh, nhưng chúng tôi khẳng định rằng mô hình duy nhất phù hợp với tất cả dữ liệu … là mô hình ứng cử viên hành tinh.”

Trong khi các nhà thiên văn học khác hào hứng với việc sử dụng tia X như một cách để khám phá các thế giới xa xôi, họ không thuyết phục được nhóm của Di Stefano đã có thể loại trừ các vật thể khác, chẳng hạn như các ngôi sao lớn, không thành công được gọi là sao lùn nâu hoặc nhỏ hơn, sao M mát hơn.

Benjamin Pope, một nhà vật lý thiên văn nghiên cứu các hành tinh ngoài hành tinh tại Đại học Queensland ở Úc cho biết: “Đây là một hành tinh hoàn toàn bất ngờ được phát hiện gần như ngay lập tức trong một lượng nhỏ dữ liệu, hoặc đó là một thứ gì đó khá phổ biến hoặc một giống vườn”.

Săn lùng thế giới ẩn

Các nhà thiên văn đã thăm dò bầu trời trong nhiều thập kỷ, tìm kiếm các hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Phát hiện đầu tiên được xác nhận về một hành tinh ngoài hành tinh là vào năm 1992 khi hai hoặc nhiều thiên thể được phát hiện xung quanh ngôi sao neutron quay nhanh PSR1257 + 12.

Trước những lần phát hiện đầu tiên này, con người hầu hết đã tưởng tượng ra những hành tinh rất giống với những hành tinh mà chúng ta quen thuộc ở trường mầm non. Những hành tinh nhiều đá như Trái đất và Sao Hỏa, những hành tinh khí khổng lồ như Sao Mộc và những thế giới nhỏ hơn, như Sao Diêm Vương, ở rất xa mặt trời. Kể từ năm 1992, những ý tưởng của chúng tôi đã được chứng minh là cực kỳ khó tưởng tượng.

Các hành tinh ngoài hành tinh thực sự là người ngoài hành tinh những thế giới với những đặc điểm vô cùng kỳ lạ. Có một hành tinh nơi nó làm mưa làm gió bằng sắt, sao Mộc lớn quay quanh ngôi sao quê hương của nó theo quỹ đạo hình quả trứng, một hành tinh “trần trụi” trong sa mạc Hải Vương tinh và hàng tấn siêu Trái đất có vẻ giống ngôi nhà, chỉ hơi sôi động. Hàng chục thế giới kỳ lạ, mới lạ tiếp tục được tìm thấy bởi các kính viễn vọng săn tìm hành tinh mạnh mẽ mỗi năm.

Nhưng cho đến nay, tất cả những thế giới này đều nằm trong Dải Ngân hà.

Thiên hà Xoáy nước, M51, trong tia X và ánh sáng quang học.

NASA / CXC / SAO / R. DiStefano và cộng sự.

Rất có thể (thực tế là chắc chắn) rằng các hành tinh tồn tại bên ngoài thiên hà của chúng ta – chúng ta vẫn chưa thể phát hiện ra chúng. Thiên hà láng giềng gần nhất của chúng ta, Andromeda, cách chúng ta khoảng 2,5 triệu năm ánh sáng. Hành tinh ngoài hành tinh xa nhất mà chúng tôi tìm thấy nằm cách Trái đất chỉ 28.000 năm ánh sáng, theo Danh mục các hành tinh ngoài hành tinh của NASA.

Việc tìm kiếm các hành tinh bên ngoài hệ mặt trời không phải là điều dễ dàng vì ngày càng ít ánh sáng đi xuyên vũ trụ tới kính thiên văn của chúng ta. Các nhà thiên văn hiếm khi “nhìn thấy” trực tiếp một hành tinh ngoài hành tinh. Điều này là do ánh sáng chói lọi từ một ngôi sao trong các hệ hành tinh gần đó thường che khuất bất kỳ hành tinh nào có thể quay xung quanh nó.

Để “nhìn thấy” chúng, các nhà thiên văn học phải chặn tia sáng của một ngôi sao. Ít hơn 2% các ngoại hành tinh trong danh mục 4.538 mạnh mẽ của NASA đã được tìm thấy bằng phương pháp này, được gọi là “hình ảnh trực tiếp”.

Nhưng một phương pháp rất thành công, với hơn 3.000 lần phát hiện ngoại hành tinh, được gọi là phương pháp “quá cảnh”. Các nhà thiên văn học hướng kính thiên văn của họ vào các ngôi sao và sau đó đợi độ sáng của chúng giảm xuống theo chu kỳ. Nếu những vết lõm này đi kèm với một nhịp đều đặn, chúng có thể đại diện cho một hành tinh, chuyển động xung quanh ngôi sao và theo quan điểm của chúng ta trên Trái đất, định kỳ làm lu mờ vật chủ bốc lửa của nó. Đó là ý tưởng tương tự như nhật thực, khi mặt trăng đi qua trực tiếp trước mặt trời của chúng ta và bóng tối phủ xuống Trái đất.

Đây là phương pháp quan trọng đối với việc phát hiện ra M51-1. Tuy nhiên, thay vì phát hiện vết lõm trong ánh sáng nhìn thấy (một dạng bức xạ điện từ), nhóm nghiên cứu đã phát hiện sự nhúng trong tia X (một dạng bức xạ điện từ khác). Di Stefano nói vì những tia X đó phát ra từ một vùng tương đối nhỏ, một hành tinh đi qua có vẻ như nó có thể chặn hầu hết hoặc tất cả chúng.

M51-1

Nếu M51-1 là một hành tinh, nhóm của Di Stefano tin rằng nó có thể đã có một cuộc sống hỗn loạn.

Nó liên kết hấp dẫn với hệ nhị phân tia X M51-ULS-1 mà nhóm của Di Stefano đặt ra bao gồm một lỗ đen hoặc sao neutron quay quanh một ngôi sao siêu khổng lồ. Trong vũ điệu eons-old giữa cặp đôi này, lỗ đen hoặc sao neutron đã hút bớt khối lượng từ khối siêu khổng lồ. Khối lượng này, được tạo thành từ bụi và khí nóng, liên tục chuyển động xung quanh lỗ đen / sao neutron trong cái được gọi là đĩa bồi tụ. Đĩa nóng này phát ra tia X do Chandra phát hiện.

Các vùng không gian xung quanh các tệp nhị phân tia X là những nơi dữ dội và đĩa này không phát ra tia X một cách ổn định. Đôi khi, tia X có vẻ tắt trong nhiều giờ, nhưng việc xác định nguyên nhân là rất khó. Duncan Galloway, một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Monash, nghiên cứu về các sao neutron, cho biết: “Trong phạm vi rất rộng của các loại hành vi của các hệ thống động lực này, có thể một số biến thể trong tốc độ bồi tụ hoặc điều gì đó tương tự có thể làm phát sinh các sự kiện như thế này. .

m51-lightcurve

Độ sáng tia X giảm rõ ràng trên biểu đồ này, ngay trước 45 giờ – nhưng nó có phải do một hành tinh gây ra?

NASA / CXC / SAO / R. DiStefano và cộng sự.

Một người tin rằng sự mờ đi có thể là do một số khí nóng và bụi trong hệ thống che khuất tín hiệu. Di Stefano nói rằng đây không phải là trường hợp, vì khí và bụi sẽ cung cấp một tín hiệu khác. “Khi chúng đi qua trước nguồn tia X, một số ánh sáng từ nguồn bắt đầu tương tác với các vùng bên ngoài của đám mây và điều này tạo ra một dấu hiệu quang phổ đặc biệt,” cô lưu ý.

Một khả năng khác là hiện tượng mờ tia X là do các loại sao khác nhau che khuất tầm nhìn của chúng ta. Một loại, được gọi là sao lùn nâu, phát sinh khi một ngôi sao không bắt lửa đúng cách. Một ngôi sao khác, sao lùn M, là một dạng sao phổ biến đôi khi được mệnh danh là “sao lùn đỏ”. Nhưng do tuổi của hệ thống M51-ULS-1, nhóm của Di Stefano tin rằng những vật thể này sẽ lớn hơn nhiều so với vật thể mà họ đã phát hiện.

Nhóm của Di Stefano đã chạy một loạt các mô hình khám phá các tình huống khác nhau để tìm lý do tại sao nguồn tia X bị tắt. Cuối cùng, cô ấy nói, đó là một hành tinh có kích thước bằng sao Thổ dường như phù hợp với những gì họ đang thấy nhất.

Di Stefano nói: “Có thể nói, mô hình ứng cử viên hành tinh là người cuối cùng đứng vững.

Pope ít bị thuyết phục hơn. Ông nói: “Cá nhân tôi không dám cá rằng đây là một hành tinh. “Theo quan điểm của tôi, đây có thể là một ngôi sao đồng hành hoặc một cái gì đó kỳ lạ xảy ra trong đĩa.”

Tin tưởng vào quy trình

Đây không phải là lần đầu tiên đài quan sát Chandra của NASA bị cuốn vào một phát hiện “ngoại hành tinh” tiềm năng. Nghiên cứu cách bức xạ từ các ngôi sao xa xôi bị “bẻ cong” bởi lực hấp dẫn, một kỹ thuật được gọi là microlensing, các nhà thiên văn học tại Đại học Oklahoma tin rằng họ đã phát hiện hàng nghìn hành tinh ngoài thiên hà vào năm 2018. Các nghiên cứu trước đó đã tuyên bố tìm thấy bằng chứng về các hành tinh ngoài thiên hà trong thiên hà Andromeda .

Các nhà thiên văn học khác cũng nghi ngờ về những phát hiện này. Sự hoài nghi tương tự cũng xuất hiện trong trường hợp của M51-1. Và, quan trọng, đó là điều hoàn toàn bình thường.

Đây là quy trình khoa học đang hoạt động. Nhóm của Di Stefano đã lập luận về trường hợp của họ: M51-1 là một hành tinh ngoài thiên hà. Bây giờ có nhiều việc phải làm. Việc xác nhận M51-1 là hành tinh sẽ không thể thực hiện được cho đến khi nó thực hiện một quá trình khác của hệ nhị phân tia X trong nhiều thập kỷ, nhưng có những cách khác để các nhà thiên văn học kiểm tra kết quả của họ.

Pope lưu ý rằng nếu chúng tôi tìm thấy các hệ thống tương tự trong Dải Ngân hà, chúng tôi sẽ có thể theo dõi bằng kính thiên văn quang học và hiểu rõ hơn về những gì có thể xảy ra ở các loại hệ thống này.

Chúng ta biết phải có những hành tinh bên ngoài Dải Ngân hà, và vì vậy, cuối cùng, con người sẽ khám phá ra chúng. Đối với Galloway, nghiên cứu thú vị không phải vì điều gì đã khiến hệ nhị phân tia X giảm độ sáng, mà là điều gì xảy ra tiếp theo.

“Điều thực sự thú vị là có thể có thêm các sự kiện trong dữ liệu khác, vì vậy bây giờ chúng tôi có động lực để chúng tôi có thể đến và tìm kiếm chúng”, ông nói.

Di Stefano cũng cảm thấy như vậy, hy vọng ấn phẩm sẽ đưa những người khác tham gia vào loại hình nghiên cứu này. Cô ấy nói rằng nhóm đang làm việc chăm chỉ, nghiên cứu bầu trời để tìm các mã nhị phân tia X khác có thể biểu hiện độ mờ tương tự.

“Cuối cùng,” cô ấy lưu ý, “xác minh tốt nhất sẽ là việc phát hiện ra nhiều hành tinh hơn.”

Bạn cũng có thể thích

Menu