Sóng hấp dẫn có thể giúp tìm ngoại hành tinh
· Ban biên tập BehindLines
Các nhà vật lý thiên văn của NASA đề xuất dùng đài quan sát không gian LISA trong tương lai để tìm hành tinh quanh các hệ gồm hai sao lùn trắng. Theo NASA, hai nghiên cứu đăng trên The Astrophysical Journal trình bày chi tiết phương pháp và một cách xác nhận những thế giới này bằng Kính viễn vọng Không gian James Webb.
Nguyên lý: một dao động trong tín hiệu
LISA (Laser Interferometer Space Antenna) được thiết kế để phát hiện sóng hấp dẫn, những gợn sóng nhỏ xíu của không-thời gian. Theo NASA, các nguồn phổ biến nhất của nó được kỳ vọng là những cặp sao lùn trắng quay trên quỹ đạo sát nhau, phát ở tần số gần như không đổi. Nếu một hành tinh quay quanh cặp như vậy, lực hút của nó làm cặp sao dao động nhẹ, và tín hiệu khi đó có thêm một điều biến Doppler. Nó hiện ra dưới dạng "dải biên", tức các tín hiệu phụ ở tần số cao hơn và thấp hơn đôi chút.
Casey McGrath, thuộc Đại học Maryland (cơ sở Baltimore County) và Trung tâm Goddard của NASA, tác giả của nghiên cứu đầu tiên, so sánh cơ chế này với dải biên của sóng vô tuyến. NASA lưu ý phương pháp này giống phương pháp vận tốc xuyên tâm, vốn dựa vào ánh sáng và đã được dùng để tìm ngoại hành tinh quanh các ngôi sao gần. NASA nói thêm rằng ý tưởng phát hiện hành tinh theo cách này đã được nhà thiên văn Nhật Bản Naoki Seto nêu ra từ năm 2008.
Một quần thể còn chưa được biết đến
NASA nêu rõ rằng đã tìm thấy hành tinh quanh vài sao lùn trắng đơn lẻ, nhưng chưa thấy quanh một cặp sao lùn trắng: vì thế LISA sẽ hé lộ một loại ngoại hành tinh mới. Các nhà thiên văn ước tính thiên hà của chúng ta có 10 triệu cặp như vậy với chu kỳ quỹ đạo dưới một giờ, và họ kỳ vọng LISA tách riêng được khoảng 10.000 cặp trong số đó.
Xác nhận bằng Webb
Theo nghiên cứu thứ hai, một hành tinh trong hệ như vậy làm thêm một phần dư hồng ngoại ngoài ánh sáng của các ngôi sao, và các thiết bị của Webb dễ dàng phát hiện nó ở khoảng cách ít nhất 500 năm ánh sáng. Với một hệ thử nghiệm đặt ở khoảng cách đó, các nhà nghiên cứu tính rằng Webb sẽ phát hiện được hành tinh có khối lượng khoảng năm lần Jupiter (sao Mộc), trong khi LISA có thể phát hiện một hành tinh nhẹ hơn sao Mộc trong điều kiện lý tưởng.
Một sứ mệnh vẫn đang phát triển
LISA do Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) dẫn dắt, và ESA mô tả đây là đài quan sát không gian đầu tiên dành riêng cho sóng hấp dẫn. Theo NASA, nó sẽ gồm ba tàu vũ trụ xếp thành một tam giác rộng lớn mỗi cạnh 2,5 triệu km. NASA, một đối tác, cung cấp các kính thiên văn và nhiều thứ khác; dự kiến phóng vào khoảng giữa những năm 2030.
Vì sao điều này quan trọng
LISA chưa bay, và cho đến nay chưa tìm thấy hành tinh nào quanh một sao lùn trắng đôi. Theo NASA, nếu các phát hiện được xác nhận, chúng sẽ phác ra một quần thể ngoại hành tinh khác với những quần thể đã biết, và cần được kiểm chứng, chẳng hạn bằng Webb, để loại trừ báo động giả.