Khám phá đầu tiên được xác nhận về một hành tinh nằm ngoài Hệ Mặt Trời của chúng ta (ngoại hành tinh) là một sự kiện mang tính đột phá. Và trong khi những khám phá ban đầu chỉ được thực hiện với các đài thiên văn mặt đất, thì trải qua một vài năm bước đệm, việc nghiên cứu ngoại hành tinh đã phát triển vượt bậc cùng với sự triển khai các kính thiên văn đặt trên quỹ đạo như kính thiên văn vũ trụ Kepler.
Tính đến ngày 1 tháng Hai 2018 đã có 3728 hành tinh được xác nhận trong 2794 hệ, với 622 hệ có nhiều hơn một hành tinh. Nhưng nay, nhờ một nghiên cứu mới của một đội thiên văn vật lí đến từ Đại học Oklahoma, những hành tinh đầu tiên nằm ngoài thiên hà của chúng ta đã được khám phá! Sử dụng một kĩ thuật được dự đoán bởi Thuyết tương đối Rộng của Einstein, đội này đã tìm thấy bằng chứng của các hành tinh trong một thiên hà ở xa khoảng 3,8 tỉ năm ánh sáng.
Sử dụng phương pháp thấu kính hấp dẫn, một đội thiên văn vật lí đã tìm thấy những hành tinh ngoài thiên hà đầu tiên. Ảnh: NASA/Tim Pyle
Bài báo mô tả khám phá của họ mang tiêu đề “Khảo sát các hành tinh trong các thiên hà khác bằng kĩ thuật thấu kính hấp dẫn quasar” mới xuất hiện trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters. Nghiên cứu được tiến hành bởi Xinyu Dai và Eduardo Guerras, một nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ và một giáo sư đến từ Khoa Vật lí và Thiên văn học Homer L. Dodge tại trường Đại học Oklahoma.
Vì mục đích nghiên cứu của họ, hai tác giả đã sử dụng kĩ thuật vi thấu kính hấp dẫn hoạt động dựa trên lực hấp dẫn của những vật thể ở xa làm bẻ cong và hội tụ ánh sáng đến từ một ngôi sao. Khi một hành tinh đi qua phía trước ngôi sao so với nhà quan sát, ánh sáng lu mờ đi có thể quan sát được, thành ra có thể dùng nó để xác định sự có mặt của một hành tinh.
Về mặt này, vi thấu kính hấp dẫn là một phiên bản thu nhỏ của thấu kính hấp dẫn, trong đó một vật xen ở giữa (như một đám thiên hà) được dùng để làm hội tụ ánh sáng đến từ một thiên hà hoặc một vật thể lớn khác nằm ở xa hơn nó. Nó cũng tích hợp một yếu tố chủ chốt của phương pháp đi qua hiệu quả cao, trong đó các ngôi sao được theo dõi sự lu mờ độ sáng để xác định sự có mặt của một ngoại hành tinh.
Ngoài phương pháp này, nó là phương pháp duy nhất có khả năng phát hiện các ngoại hành tinh ở khoảng cách thật sự lớn (vào cỡ hàng tỉ năm ánh sáng), đội nghiên cứu còn sử dụng dữ liệu thu từ Đài thiên văn Tia X Chandra của NASA để nghiên cứu một quasar ở xa gọi là RX J1131–1231. Đặc biệt, đội dựa trên các tính chất vi thấu kính của siêu lỗ đen nằm tại tâm của RX J1131–1231.
Họ còn dựa trên Trung tâm Siêu điện toán OU cho Giáo dục và Nghiên cứu để tính toán các mô hình vi thấu kính mà họ sử dụng. Từ đây, họ quan sát thấy những vạch năng lượng chỉ có thể giải thích được bởi sự có mặt của khoảng 2000 hành tinh không liên kết ở giữa các sao của quasar đó – khối lượng biến thiên từ cỡ Mặt Trăng cho đến Mộc tinh.
Như Xinyu Dai giải thích trong một thông cáo báo chí mới đây Đại học Oklahoma: “Chúng tôi rất hào hứng trước khám phá này. Đây là lần đầu tiên có người khám phá hành tinh nằm ngoài thiên hà của chúng ta. Những hành tinh nhỏ này là ứng viên tốt nhất cho dấu hiệu mà chúng tôi quan sát thấy trong nghiên cứu bằng kĩ thuật vi thấu kính này. Chúng tôi đã phân tích tần suất cao của dấu hiệu bằng cách lập mô phỏng dữ liệu để xác định khối lượng.”
Trong khi 53 hành tinh đã được khám phá bên trong Ngân Hà bằng kĩ thuật vi thấu kính, đây là lần đầu tiên các hành tinh được quan sát thấy trong những thiên hà khác. Giống hệt như khám phá đầu tiên được xác nhận về một hành tinh ngoài hệ Mặt Trời, trước khi có nghiên cứu này các nhà khoa học thậm chí không chắc các hành tinh có tồn tại trong những thiên hà khác hay không. Do đó, khám phá này đã mang nghiên cứu về các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời của chúng ta lên một tầm cao mới!
Và như Eduardo Guerras cho biết, khám phá này thực hiện được là nhờ những cải tiến về việc lập mô hình lẫn trang thiết bị trong những năm gần đây: “Đây là một thí dụ cho thấy các kĩ thuật phân tích vi thấu kính ngoài thiên hà có thể mạnh như thế nào. Thiên hà này nằm ở xa 3,8 tỉ năm ánh sáng, và chẳng có xíu cơ hội mong manh nào để quan sát những hành tinh này một cách trực tiếp, dù là với chiếc kính thiên văn tốt nhất mà người ta có thể tưởng tượng ra trong một kịch bản khoa học viễn tưởng. Tuy nhiên, chúng tôi đã có thể nghiên cứu chúng, làm rõ sự có mặt của chúng và còn có ý tưởng về khối lượng của chúng nữa. Đây là một khám phá khoa học rất ngầu.”
Ảnh chụp của thiên hà thấu kính hấp dẫn RX J1131-1231 với thiên hà thấu kính ở giữa và bốn quasar phông nền bị hội tụ ánh sáng. Ước tính có hàng nghìn tỉ hành tinh trong thiên hà elip ở giữa bức ảnh này. Ảnh: Đại học Oklahoma
Trong những năm sắp tới, những đài thiên văn phức tạp hơn sẽ đi vào hoạt động, cho phép nhiều khám phá hơn nữa được thực hiện. Trong số này bao gồm các thiết bị quỹ đạo như Kính thiên văn vũ trụ James Webb (sắp phóng vào mùa xuân 2019) và vàcác đài thiên văn mặt đất như Kính thiên văn Lớn Áp đảo (OWL) của ESO, Kính thiên văn Rất Lớn (VLT), Kính thiên văn Cực Lớn (ELT), và Kính thiên văn Khổng lồ (Colossus Telescope).
Hiện tại, những nơi ưu tiên cho một số khám phá này sẽ là trong các thiên hà láng giềng. Có lẽ rồi chúng ta sẽ có thể bắt đầu xác định xem các hành tinh phổ biến như thế nào trong Vũ trụ của chúng ta. Hiện nay, ước tính có tới chừng 100 tỉ hành tinh trong riêng Ngân Hà của chúng ta! Nhưng với ước tính chừng 1 đến 2 nghìn tỉ thiên hà trong Vũ trụ... vâng, bạn cứ làm tính thử xem!
Nguồn: Universe Today
