Kính thiên văn không gian James Webb (JWST) đã mở ra nhiều điều kỳ thú của vũ trụ cho các nhà khoa học kể từ khi bắt đầu hoạt động khoa học vài năm trước. Nhưng có một điều mà nó vẫn chưa làm được, đó là tìm thấy một "ngoại vệ tinh". Những vệ tinh này (mà cho đến nay vẫn chỉ tồn tại trên lý thuyết) có quỹ đạo quanh các ngoại hành tinh trong những hệ sao khác, và JWST từng được kỳ vọng sẽ tìm thấy rất nhiều trong số chúng. Tuy nhiên, cho tới nay nó vẫn chưa tìm thấy bất kỳ vệ tinh nào.
Nguyên nhân dường như là nhiễu từ các thiết bị của kính thiên văn hoặc nhiễu từ chính ngôi sao. Nhưng một bài báo mới của David Kipping, một nhà thiên văn tại Đại học Columbia đồng thời là người dẫn kênh YouTube Cool Worlds, hiện có dưới dạng bản thảo trên arXiv, cho thấy JWST trên thực tế có thể tìm thấy một ngoại vệ tinh. Có lẽ nó chỉ cần quan sát cùng một nơi nhiều lần.
Để chứng minh điều này, Tiến sĩ Kipping đã phân tích một lượng lớn dữ liệu mà JWST thu thập về một hành tinh có tên LP 890-9 c. Ngoại hành tinh này có quỹ đạo quanh một sao lùn đỏ siêu nguội nằm cách chúng ta khoảng 105 năm ánh sáng. Với chu kỳ quỹ đạo 8,46 ngày, nói rằng hành tinh này ở gần sao chủ vẫn còn là chưa diễn tả hết mức độ gần của nó, nhưng ít nhất về lý thuyết, nó nằm trong vùng sống được của sao chủ có nhiệt độ cực thấp này. Một lợi thế khác là JWST đã quan sát nó thường xuyên và trong thời gian đủ dài - Tiến sĩ Kipping có thể phân tích dữ liệu từ 12 lần quá cảnh khác nhau.
Những nỗ lực trước đây nhằm phát hiện ngoại vệ tinh chỉ dựa vào một lần quá cảnh duy nhất. Chẳng hạn, JWST đã quan sát hành tinh khí khổng lồ Kepler-167 e với hy vọng phát hiện một vệ tinh nhỏ có quỹ đạo quanh nó. Nhưng "nhiễu đỏ" đã gây khó khăn cho các mô hình máy tính phân tích dữ liệu, khiến chúng không thể phát hiện bất kỳ vệ tinh nào nhỏ hơn đáng kể so với chính Trái Đất. "Nhiễu đỏ" được gây ra bởi những biến đổi chậm và dao động trong bộ dò, chẳng hạn khi nó nóng lên, hướng ngắm của nó bị lệch nhẹ, hoặc thậm chí bởi các vết sao trên bề mặt của chính ngôi sao.
Theo Tiến sĩ Kipping, yếu tố then chốt là lấy trung bình. Các ngoại vệ tinh phải tuân theo các định luật vật lý, vì vậy chúng phải ở một vị trí nhất định tại một thời điểm nhất định quanh hành tinh. Chúng không đơn giản xuất hiện ở nơi tình cờ xảy ra một trục trặc của thiết bị. Và quan trọng hơn, các trục trặc của thiết bị (cũng như các vết sao) không xảy ra theo cùng một cách trong mỗi lần quá cảnh. Theo thời gian, những trục trặc và vết sao đó có thể được làm trơn khi kết hợp dữ liệu, để lại một hình ảnh rõ ràng về ánh sáng sao. Trên thực tế, ngay cả một trong 12 lần quá cảnh của LP 890-9 c cũng chịu ảnh hưởng của "nhiễu đỏ" đáng kể. Nhưng khi dữ liệu của lần này được kết hợp chỉ với một lần quá cảnh "sạch" khác, độ nhạy đối với việc phát hiện ngoại vệ tinh đã tăng lên đáng kể.
Đáng tiếc, trong trường hợp cụ thể này, kết quả vẫn là không phát hiện được gì - các tác giả có thể xác nhận với độ tin cậy 95% rằng không có vệ tinh nào có bán kính lớn hơn 0,1 lần bán kính Trái Đất quanh LP 890-9 c. Điều đó có nghĩa là không có vệ tinh nào có kích thước như Io, Europa hay thậm chí Enceladus. Nhưng đây vẫn là cuộc tìm kiếm vệ tinh có độ nhạy cao nhất từng được thực hiện bên ngoài Hệ Mặt Trời của chúng ta.
Điều thú vị là Tiến sĩ Kipping thực ra không kỳ vọng sẽ thành công. LP 890-9 c có quỹ đạo cách sao chủ 0,04 AU - chưa bằng một phần mười khoảng cách giữa Mặt Trời và Sao Thủy. Điều đó có nghĩa là tác động thủy triều hấp dẫn từ ngôi sao cực kỳ mạnh. Trong hàng tỷ năm, những lực thủy triều đó hoặc sẽ tước vệ tinh khỏi hành tinh và đẩy nó ra không gian sâu, hoặc kéo nó vào trong, khiến nó biến thành các vành. Nói đơn giản, một vệ tinh quanh LP 890-9 c sẽ không thể tồn tại lâu.
Vậy tại sao Tiến sĩ Kipping lại sử dụng chính hành tinh đó làm ví dụ? Bởi bài báo chủ yếu nhằm chứng minh tính khả thi của phương pháp hơn là thực sự cố gắng tìm ra ngoại vệ tinh đầu tiên. Nó chứng minh rằng JWST không có một "ngưỡng nhiễu" ngăn cản kính thiên văn phát hiện những vệ tinh tương đối nhỏ, như nhiều nhà thiên văn từng giả định trong vài năm qua. Nó hoàn toàn có khả năng tìm thấy những vệ tinh có kích thước tương đương vệ tinh của chúng ta - với điều kiện các nhà thiên văn quyết định quan sát nhiều lần quá cảnh.
Đáng tiếc, điều đó nói dễ hơn làm. Thời gian quan sát trên JWST là một trong những tài nguyên quý giá nhất trong thiên văn học. Kính thiên văn này đảm nhiệm mọi thứ, từ quan sát ngược về những thời kỳ đầu tiên của vũ trụ cho tới cố gắng theo dõi các vệ tinh ở gần chúng ta hơn nhiều. Nhưng nếu chúng ta hy vọng lần đầu tiên tìm thấy một ngoại vệ tinh bằng hệ thiết bị này, thì điều đó dường như là khả thi. Chúng ta chỉ cần thêm thời gian.
R.T
Theo Universetoday
