Khoảng cách thiên văn học

Điều căn bản cho sự hiểu biết cơ bản nhất của vũ trụ là nắm bắt được những khái niệm về quy mô rộng lớn về khoảng cách và quy mô vượt ra ngoài phạm vi nhỏ của thế giới nhỏ bé của chúng ta. Sự chuyển đổi bầu trời hai chiều thành ba chiều chúng ta biết ngày hôm nay là một sự hoan nghênh lớn lao đối với sự khéo léo của con người. 

Đo khoảng cách của ngôi sao bằng phương pháp thị sai.

 

Đơn vị đo khoảng cách trong thiên văn học.

Đơn vị đo khoảng cách trong thiên văn học

• 1 đơn vị thiên văn (1AU) = $1.5 x 10^{11}$ m .
• 1 năm ánh sáng (1 ly) = $9.46 x  10^{15}$ m.
• 1 parsec (1 pc) = $3.08 x 10^{16}$ m = 3.26 ly

Sự ra đời của sự hiểu biết này bắt đầu vào năm 200 trước Công Nguyên khi Eratosthenes, sử dụng các nguyên lý hình học cơ bản, tính chu vi của trái đất đến độ chính xác 1%. Cho đến khi vào thế kỷ 18 và 19 các kiến thức tích lũy và quan sát đã tiết lộ tỷ lệ về khoảng cách của hệ mặt trời của chúng ta. Một lần nữa sử dụng đường kính đã biết của trái đất như là một đường cơ sở, phép tính toán tam giác cơ bản cung cấp phương tiện để tính khoảng cách đến các hành tinh và các ngôi sao gần nhất. Kỹ thuật này được gọi là "thị sai" và vẫn được sử dụng ngày nay để tính khoảng cách lên tới khoảng 150 năm ánh sáng.

Đơn vị parsec trong thiên văn học. Theo Wikipedia.

Phương pháp thị sai trong thiên văn học.

 

Kỹ thuật thị sai để đo khoảng cách các ngôi sao so với Trái Đất trong khoảng 150 năm ánh sáng.

Khoảng cách của các vật thể bầu trời sâu (các vật thể nằm ngoài hệ mặt trời của chúng ta) được đo bằng năm ánh sáng và không thể được tính bằng kỹ thuật thị sai. Một năm ánh sáng là khoảng cách ánh sáng đi được trong một năm tương đương khoảng 9 nghìn tỷ km, hoặc 63.241 lần khoảng cách giữa trái đất và mặt trời. Biết rằng ánh sáng có thể  di chuyển quanh trái đất 7 lần trong một giây thực sự là một sự thật thú vị để bắt đầu cung cấp cho người đọc một ý tưởng thực sự xa như thế nào đối với một năm ánh sáng. Những sự kiện đơn giản này sẽ cho phép chúng ta đánh giá sâu hơn về khoảng cách khổng lồ đối với các vật thể bầu trời gần đó trong thiên hà của chúng ta.
 
Nhiều ngôi sao chúng ta nhìn thấy trên bầu trời vào ban đêm nằm trong phạm vi 100 năm ánh sáng so với trái đất. Ngôi sao gần Trái Đất nhất là Alpha Centuri nằm ở cách 4 năm ánh sáng. Tinh vân chung và các cụm sao trong thiên hà của chúng ta nằm cách xa vài trăm ngàn năm ánh sáng. Các vật thể xa nhất trong thiên hà của chúng ta trong tầm nhìn xa kính thiên văn của chúng ta cách xa hàng chục ngàn năm ánh sáng. Dải Ngân Hà, thiên hà mẹ của chúng ta, trải dài 100.000 năm ánh sáng và chứa khoảng 200 tỷ mặt trời. Đi du lịch theo tốc độ phi thuyền thông thường sẽ cần hơn 1 tỷ năm để vượt qua thiên hà!
 

Khoảng cách giữa Trái Đất tới các đối tượng tính bằng thời gian ánh sáng di chuyển được.

Bước tiếp theo là khoảng giữa các thiên hà. Thiên hà gần nhất tương tự như thiên hà của chúng ta là Thiên hà Andromeda cách 2,5 triệu năm ánh sáng. Khi chúng ta quan sát thiên hà Andromeda qua thị kính của kính thiên văn, chúng ta đang quan sát một hình ảnh từ quá khứ xa xôi. Ánh sáng của Andromeda bắt đầu cuộc hành trình của nó về phía trái đất khoảng 2,5 triệu năm trước, vào một kỷ nguyên tương ứng với thời kỳ xuất hiện của con người.

Quan sát hoặc chụp ảnh các vật thể dưới bầu trời cho chúng ta một cơ hội tuyệt vời để nhìn lại thời gian qua một cỗ máy thời gian vũ trụ. Được xem như đã tồn tại hàng ngàn hoặc thậm chí hàng triệu năm trước, các vật thể vẫn còn bị đóng băng trong thời gian cho chúng ta. Có lẽ không có khái niệm nào trong thiên văn học như sự khiêm tốn hoặc gây kinh ngạc vì khái niệm "thời gian nhìn lại". Với kính viễn vọng và máy ảnh, giờ đây chúng ta có thể khám phá các vật thể ở những khoảng cách xa hơn bao giờ hết, lần lượt nó cung cấp cho chúng ta cái nhìn về vũ trụ của chúng ta trong những kỷ nguyên xa xôi trong quá khứ. Những khái niệm khiêm tốn này khiến chúng ta tới những tỷ lệ có thể gây bối rồi về khoảng cách giữa các thiên hà. 

Khoảng cách tới các vật tương đối gần đó có thể được tính bằng cách sử dụng nguyên lý thị sai, trong đó một đối tượng di chuyển trên bầu trời trong một khoảng thời gian có thể được sử dụng để xác định khoảng cách chính xác của nó từ trái đất. Khoảng cách tới các vật thể xa hơn đòi hỏi phải có "ngọn nến tiêu chuẩn" mà các nhà thiên văn học có thể sử dụng để ước lượng khoảng cách rộng lớn đối với các vật bên ngoài thiên hà của chúng ta.
 

Phương pháp nến chuẩn để đo khoảng cách của các thiên hà xa xôi.

Một số loại sao biến thiên có mối quan hệ độ phát sáng và độ sáng cố định (sao Cepheid Variable) có tầm quan trọng rất lớn để ước tính khoảng cách tới các thiên hà trong vòng 100 triệu năm ánh sáng. Hơn 100 triệu năm ánh sáng thì các sao riêng lẻ không thể được giải quyết được bài toán này vì vậy các phương tiện khác ước lượng khoảng cách như siêu tân tinh sáng hoặc vận tốc xa dần (vì vũ trụ của chúng ta đang giãn nở, tốc độ tăng tốc của thiên hà tăng lên tương ứng với khoảng cách của chúng từ chúng ta) là những phương pháp xác định hiện tại về khoảng cách tới các thiên hà rất xa. Một trong những mục tiêu của Kính viễn vọng Không gian Hubble và các dự án thiên văn liên tục đang được thực hiện là sàng lọc các phương pháp để xác định thang đo khoảng cách của vũ trụ.

Vũ trụ mà chúng ta biết ngày nay bao gồm hàng tỉ thiên hà, mỗi thiên hà chưa vô số các ngôi sao và tinh vân. Nhiều đối tượng đặc biệt là các thiên hà, ở khoảng cách rất xa, thường vượt quá khả năng của chúng ta để dễ dàng hiểu được. Nó có thể giúp hình dung các sự kiện đã xảy ra trên trái đất khi các vật thể này phóng ra ánh sáng (các photon) cổ xưa của chúng. Chẳng hạn, cụm Thiên hà Virgo hà đã giải phóng ánh sáng mà chúng ta thấy ngày nay vào một thời kỳ trùng hợp với sự tuyệt chủng của khủng long và sự gia tăng của các động vật có vú và linh trưởng, tổ tiên cổ xưa của chúng ta.

 5 bức ảnh NASA đã làm thay đổi thế giới

Kể từ khi loài người lần đầu tiên đã phá vỡ liên kết của trọng lực và vượt qua trên bầu khí quyển của hành tinh của chúng ta, chúng ta đã có thể quan sát Vũ trụ chưa bao giờ như thế. Nhờ những tiến bộ trong những chuyến bay vào vũ trụ, sự khéo léo và sự đầu tư của NASA, sự phát triển khoa học của chúng ta đã đi đúng hướng bên cạnh một số hình ảnh ngoạn mục và làm sáng tỏ nhất từng được gửi trở lại trái đất. Dưới đây là năm hình ảnh từ NASA đã làm thay đổi cách chúng ta nhìn thế giới.

Ảnh tổng hợp UV - ánh sáng nhìn thấy - hồng ngoại của Hubble eXtreme Deep Field; ảnh vũ trụ xa xôi lớn nhất từng được chụp.

1. Ảnh của kính viễn vọng Hubble với trường ảnh cực sâu. 
Hơn 20 năm trước, hình ảnh đầu tiên của Hubble Deep Field đã được chụp. Bằng cách trỏ vào một vệt trắng trống và thu được các photon đơn lẻ, nó đã có thể tiết lộ những gì nằm ở đó trong vực thẳm vũ trụ tuyệt vời: hàng tỷ và hàng tỉ thiên hà. Thiết bị của Hubble đã được nâng cấp nhiều lần kể từ đó, sử dụng tốt hơn các photon, kéo dài sâu hơn vào tia cực tím và tia hồng ngoại, và mở rộng trường nhìn và chiều sâu ảnh của nó.

Trường cực sâu (XDF) của vũ trụ là góc nhìn lớn nhất từng được chụp, bao gồm tổng cộng 23 ngày quan sát trong một không gian khoảng 1 / 32.000.000 của toàn bộ bầu trời. Họ không chỉ tìm thấy trên năm nghìn thiên hà, mà còn là những ví dụ đáng kinh ngạc về sự tiến hóa của thiên hà, vì nó có thể nhìn lại thời đại mà Vũ trụ chỉ là 4% tuổi hiện tại của nó. Chúng ta đã học được cách thức Vũ Trụ của chúng ta đã trưởng thành và cách các thiên hà đã lớn lên từ các hạt giống nhỏ đến cấu tạo đến những cấu trúc khổng lồ hiện đại mà chúng ta có thể thấy như ngày nay. Thật ngoạn mục, chúng tôi đã có thể ước tính chính xác lần đầu tiên về tổng số các thiên hà trong vũ trụ có thể quan sát được của chúng ta: hai nghìn tỉ. Đáng lưu ý, tất cả những thông tin đó được mã hoá trong một hình ảnh duy nhất.

Ảnh đầu tiên của con người nhìn thấy Trái Đất mọc lên bên sườn của Mặt Trăng. Ảnh: NASA / Apolo 8.

2. Ảnh Earthrise (Trái Đất mọc lên) của Apollo 8.
Bất cứ điều gì bạn đã từng học, nhìn thấy hoặc có kinh nghiệm từ NASA đều là kết quả của nền giáo dục và tiếp cận cộng đồng. Ảnh trên? Nó được biết đến đơn giản là "Earthrise" và là lần đầu tiên con người nhìn thấy Trái Đất trồi lên trên bên sườn của Mặt Trăng. Được chụp bởi phi hành gia Bill Anders khi Apollo 8 hoàn thành lần bay qua cuối cùng của Mặt trăng, lần đầu tiên nó cho thấy loài người, đặc biệt là quý giá, nhỏ bé và mỏng manh của Trái đất. Anders, người đã chụp ảnh, cho biết những điều sau đây:

"Chúng tôi đã đi theo hướng này để khám phá Mặt Trăng, và điều quan trọng nhất là chúng tôi khám phá ra Trái Đất."

Nhưng đặc biệt nhất, khi Sister Mary Jucunda đã viết thư cho NASA để bảo họ ngừng lãng phí tiền để khám phá không gian khi có rất nhiều đau khổ trên trái đất, Phó giám đốc Khoa học NASA lúc đó, Ernst Stuhlinger, đã viết lại một bức thư dài , kèm theo bức ảnh này và nói những điều sau đây [trích dẫn]:

"Bức ảnh mà tôi đính kèm với bức thư này cho thấy một cái nhìn về trái đất của chúng ta như được nhìn thấy từ Apollo 8 khi nó quay quanh mặt trăng vào dịp Giáng Sinh năm 1968. Trong số tất cả những kết quả tuyệt vời của chương trình không gian, bức tranh này có thể là quan trọng nhất. Nó cho chúng ta thấy về thực tế rằng Trái Đất của chúng ta là một hòn đảo đẹp và quý giá trong một khoảng trống không giới hạn, và không có nơi nào khác để chúng ta sống mà là lớp bề mặt mỏng của hành tinh chúng ta, bao bọc bởi không gian trống rỗng của không gian. Chưa bao giờ trước kia mà có nhiều người nhận ra rằng thế giới của chúng ta giới hạn thế nào, sự cân bằng sinh thái của nó bị xáo trộn như thế nào. Kể từ khi hình ảnh này được xuất bản lần đầu tiên, tiếng nói đã trở nên lớn hơn và cảnh báo lớn hơn về những vấn đề nghiêm trọng mà con người phải đối mặt trong thời đại chúng ta: ô nhiễm, nghèo đói, cuộc sống đô thị, sản xuất lương thực, kiểm soát nước, dân số tăng quá nhanh. Không phải ngẫu nhiên mà chúng ta bắt đầu nhìn thấy những nhiệm vụ to lớn đang chờ đón chúng ta vào thời điểm thời đại khám phá vũ trụ non trẻ đã cho chúng ta cái nhìn đầu tiên về hành tinh của chúng ta.
Tuy nhiên, rất may mắn thay, thời đại khám phá không gian không chỉ giúp chúng ta nhìn thấy chính mình, mà còn cung cấp cho chúng ta những công nghệ, thách thức, động cơ, và thậm chí với sự lạc quan để tấn công các nhiệm vụ này một cách tự tin. Những gì chúng tôi học được trong chương trình không gian của chúng tôi, tôi tin rằng, hoàn toàn ủng hộ những gì mà Albert Schweitzer đã nghĩ đến khi ông nói: "Tôi đang nhìn vào tương lai với sự quan tâm, nhưng với hy vọng tốt." "

Giống như hàng triệu người khác, Jucunda đã bị ảnh hưởng. Nhờ bức ảnh này, chúng ta có thể tự tin trả lời câu hỏi tại sao đầu tư vào khoa học lại quan trọng đến vậy, ngay cả với tất cả những đau khổ trên thế giới hiện nay. Đó là để các thế hệ tương lai không bao giờ phải sống qua, trực tiếp, trải qua những đau khổ của chúng ta ngày hôm nay.

Khám phá sự dao động trong ánh sáng rực rỡ từ Big Bang xuống mức nhỏ hơn 1 độ là thành tựu to lớn của WMAP của NASA, cho thấy bức ảnh bé sơ sinh đầu tiên của Vũ trụ.

3. "Hình ảnh thơ bé" của Vũ trụ của WMAP.

Một trong những khám phá vĩ đại nhất của thế kỷ 20 là ánh sáng rực rỡ của Big Bang: nền vi sóng vũ trụ (CMB). Big Bang đã làm phát sinh một Vũ trụ chứa đầy vật chất, phản vật chất và bức xạ, nơi mà bức xạ đi tới mắt chúng ta theo một đường thẳng khi các nguyên tử trung lập hình thành. Những bức xạ này rất lạnh ngày nay, nhờ sự giãn nở của Vũ trụ, nhưng từ khi được phát ra, nó đã cần phải vượt qua khỏi những giếng khoan trọng lực, được xác định bởi các khu vực quá đặc và khu vực quá loãng trong vũ trụ.

Vùng mật độ đặc, mật độ trung bình và vùng thấp tồn tại khi Vũ trụ chỉ 380.000 năm tuổi, tương ứng với các điểm lạnh, trung bình và nóng trong CMB.

Những khu vực này đã phát triển thành các thiên hà, các cụm thiên hà và các khoảng trống vũ trụ tuyệt vời, đó là hình ảnh của đứa trẻ vũ trụ của WMAP, lần đầu tiên tiết lộ chi tiết của vũ trụ đến một mức độ chính xác như vậy. Độ lớn và sự phân bố của các vùng quá đặc và vùng quá loãng này xuất hiện khi nhiệt độ dao động trong CMB, và cho chúng ta biết Vũ trụ của chúng ta là gì. Hình ảnh Vũ trụ của chúng ta là sự kết hợp của vật chất tối, vật chất bình thường và năng lượng tối được WMAP mô tả chính xác, thay đổi nhận thức của chúng ta về Vũ trụ như chúng ta biết.

Trái Đất như một điểm nhỏ xíu cỡ khoảng 0.12 pixel trong bức ảnh này. Ảnh được chụp bởi tàu Voyage ở khoảng cách 4 tỷ dặm từ Trái Đất trên quỹ đạo elipse khoảng 32 độ. Ảnh: NASA /JPL / Caltech.

4. Ảnh chụp nhanh của Voyager "Pale Blue Dot". 

Vào ngày 14 tháng 2 năm 1990, sau hơn một thập kỷ di chuyển khỏi Trái Đất và trên đường ra khỏi Hệ mặt trời, tàu vũ trụ Voyager 1 quay mắt về phía quê nhà. Nhìn lại cuộc hành trình của mình, nó có thể chụp nhanh sáu hành tinh, bao gồm cả hình ảnh trên của trái đất, cách xa sáu tỷ cây số, làm cho bức ảnh này là bức xa nhất của Trái Đất đã từng được chụp.

Ảnh chụp hệ mặt trời của tàu Voyage vào ngày 14 tháng 2 năm 1990. Nó được coi là ảnh chụp "chân dung" đầu tiên từng được chụp của hệ Mặt Trời. Ảnh: NASA / JPL.

Nhà khoa học Carl Sagan đã viết:

"Đó là ở đây. Đó là nhà. Đó là chúng ta. Trên tất cả mọi người mà bạn yêu mến, tất cả mọi người mà bạn từng biết, tất cả mọi người mà bạn từng nghe, mọi người đã từng sống, sống cuộc sống của họ. [...] Có lẽ không có chứng minh tốt hơn về sự dại dột của con người vượt qua hình ảnh xa xỉ của thế giới nhỏ bé của chúng ta."

Hiện tại, Voyager 1 cách xa chúng ta khoảng 20 tỷ kilômét, khi nó tiếp tục hành trình vào không gian giữa các vì sao như là phi thuyền xa nhất từ Trái Đất.

Hình ảnh ban đầu của "Các trụ cột sáng tạo" là một bức ảnh từ nhiều hình ảnh và bộ lọc khác nhau, nhưng như là đột phá như nó đã được, nó mờ so với các dữ liệu gần đây. Ảnh:NASA, Jeff Hester và Paul Scowen (Đại học Bang Arizona).

5.) Hình ảnh "Các Trụ cột Sáng tạo" của Hubble.

Nhiều tinh vân có thể nhìn thấy, cả trong thiên hà của chúng ta và xa hơn nữa, là những vùng hình thành sao, nơi mà các phân tử khí lạnh hợp lại dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn để hình thành các ngôi sao mới sâu bên trong trái tim bị sụp đổ của chúng. Năm 1995, lần đầu tiên, chúng ta có thể nhìn sâu vào lòng của một khu vực như vậy, Tinh vân Đại Bàng và khám phá các cột khí giữa các ngôi sao. Những cột này chứa các tiền ngôi sao vẫn đang trong quá trình hình thành và đang bay hơi từ cả bên trong và bên ngoài, nhờ vào ánh sáng cực tím phát ra từ những ngôi sao nóng, trẻ mới được tạo ra.

Nói cách khác, "trụ cột của sự sáng tạo" cũng là trụ cột của sự hủy diệt. Ánh sáng hồng ngoại và tia X cho thấy các ngôi sao bên trong, trong khi ở độ phân giải cao, phiên bản cập nhật được phát hành 20 năm sau cho thấy quá trình bốc hơi chậm và thay đổi diễn ra bên trong trụ. Trong vài trăm ngàn đến vài triệu năm, chúng sẽ bay hơi hoàn toàn.

Ảnh chụp của năm 2015 của "Trụ cột của sáng tạo" thể hiện sự kết hợp giữa dữ liệu từ ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại, một trường quan sát rộng, các đường quang phổ chỉ ra sự có mặt của nhiều nguyên tố nặng và thể hiện những thay đổi tinh tế theo thời gian từ năm 1995 hình ảnh. Ảnh: NASA, ESA / Hubble và Nhóm Di sản Hubble.

100 năm trước, chúng ta thậm chí không biết đến bất cứ một thiên hà nào trong vũ trụ vượt ra ngoài Dải Ngân hà của chúng ta. Chúng ta không biết vũ trụ của chúng ta đã bắt đầu như thế nào hay là nó  vĩnh cửu,  hoặc bao nhiêu tuổi hoặc cái gì đã tạo ra nó. Và chúng ta không có ý tưởng về số phận cuối cùng của Vũ trụ, hoặc các ngôi sao sẽ tỏa sáng bao lâu. Ngày nay, chúng ta biết câu trả lời cho tất cả những câu hỏi đó, và nhiều hơn nữa. Khi chúng ta đầu tư vào vũ trụ, những lợi ích và kết quả sẽ tác động cho toàn thế giới. Như nghiên cứu đã chỉ ra, nó không chỉ phụ thuộc vào các nhà khoa học, mà còn cho tất cả chúng ta - công chúng - để làm cho sự đầu tư này xảy ra. Chúng ta có thể khám phá, học hỏi, và hiểu được vũ trụ vượt ra ngoài những giấc mơ hoang dại nhất của chúng ta. Tất cả đều phụ thuộc vào chúng ta. 

(Theo Forbes: https://www.forbes.com)

Các nhà khoa học cho biết, một hành tinh đá quay quanh một sao lùn đỏ chỉ cách Trái đất 111 năm ánh sáng có thể có cuộc sống.

Được phát hiện bởi các nhà khoa học tại Đại học Texas và Đại học Montreal, hành tinh này quay quanh một ngôi sao được gọi là K2-18 trong chòm sao Leo, được mô tả là một "Siêu trái đất", vì nó giống như một phiên bản mở rộng của hành tinh chúng ta.

Nó có thể là một hành tinh đá với bầu khí quyển nhỏ (như Trái đất) hoặc một hành tinh nước chủ yếu với một lớp băng dày phía trên.

Ryan Cloutier, một nghiên cứu sinh tiến sĩ thuộc Đại học Toronto, người đứng đầu cuộc nghiên cứu cho biết: "Với dữ liệu hiện tại, chúng ta không thể phân biệt được hai khả năng này.

Nhưng với Kính thiên văn James Webb (JWST), chúng ta có thể thăm dò khí quyển và xem nó có bầu không khí rộng lớn hay là một hành tinh bao phủ bởi nước".

K2-18b đang quay ngôi sao này trong khu vực phù hợp với sự sống, làm cho nó trở thành ứng cử viên lí tưởng để có nước lỏng trên bề mặt - một yếu tố quan trọng trong việc chứa đựng các điều kiện cho sự sống như chúng ta biết.

Được đưa vào hoạt động năm 2019, JWST sẽ là công cụ để thu thập một loạt các dữ liệu để nghiên cứu hệ mặt trời, vũ trụ sơ khai và các ngoại hành tinh. Theo Express, JWST được thiết kế để quan sát một số sự kiện và vật thể xa nhất trong vũ trụ với độ rõ nét lớn nhất.

Rene Doyon, đồng tác giả của nghiên cứu, nói: "K2-18b bây giờ là một trong những mục tiêu tốt nhất cho nghiên cứu khí quyển, nó sẽ đứng gần đầu trong danh sách này."

Tuy nhiên, tin tức về môi trường thân thiện trên K2-18b trái ngược với sự khám phá của NASA về một "hành tinh chết" khổng lồ với một bầu không khí độc hại "thách thức những mong đợi", theo Express.

 (Tổng hợp)

Dữ liệu tàu vũ trụ Kepler thu được cho thấy nhiều hành tinh mới sở hữu những điều kiện phù hợp cho sự sống phát triển.

Khi phân tích dữ liệu từ tàu vũ trụ Kepler, các nhà thiên văn phát hiện 20 hành tinh mới có thể tồn tại những điều kiện thích hợp cho sự sống, Fox News hôm nay đưa tin.

Tương tự Trái Đất, các hành tinh này cũng chuyển động quanh những ngôi sao trung tâm giống Mặt Trời. Mỗi hành tinh có chu kỳ quỹ đạo khác nhau, trong đó có hành tinh cần 395 ngày để quay hết một vòng quanh ngôi sao trung tâm và một hành tinh khác chỉ mất 18 ngày.

Dữ liệu từ tàu Kepler cho thấy nhiều hành tinh tiềm ẩn khả năng phát triển sự sống. (Ảnh: iStock).

Hành tinh với chu kỳ quỹ đạo 395 ngày là một trong những ứng viên thú vị nhất, theo Jeff Coughlin, trưởng nhóm phụ trách tàu Kepler. Nó có kích thước bằng khoảng 97% Trái Đất nhưng lạnh hơn, gần giống vùng lãnh nguyên Bắc Cực.

Tuy nhiên, hành tinh này vẫn đủ ấm và đủ lớn để chứa nước dạng lỏng, yếu tố cơ bản góp phần hình thành nên sự sống. "Nếu phải tìm một nơi để gửi tàu vũ trụ đến thì đó là sự lựa chọn không tồi", Coughlin nói với New Scientist.

Đầu năm nay, tàu vũ trụ Kepler phát hiện 219 ứng viên hành tinh mới, trong đó 10 hành tinh có thể chứa sự sống. Các nhà khoa học đã quan sát được khoảng 4.034 ứng viên hành tinh tiềm năng trong dải Ngân hà, theo Trung tâm Nghiên cứu Ames thuộc NASA.

Hành trình vĩ đại nhằm tìm kiếm các hành tinh giống Trái Đất đang gặt hái thành công mới nhờ tàu vũ trụ Kepler. Các nhà khoa học hy vọng tìm thấy những hành tinh đá với kích thước từ một nửa đến gấp đôi Trái Đất và có các điều kiện thích hợp cho sự sống.

Tàu Kepler được phóng lên và bắt đầu quan sát một khu vực cố định trong dải Ngân hà từ năm 2009 để tìm kiếm các hành tinh giống Trái Đất, nhưng do trục trặc kỹ thuật nên ngừng hoạt động năm 2013. Nhiệm vụ được tiếp tục vào năm 2014 và con tàu sẽ truyền dữ liệu đến năm 2018.

Trong khi đó, nhiều nhà khoa học hy vọng con người có thể sớm định cư trên sao Hỏa, một hành tinh nằm ngay trong hệ Mặt Trời. Hồi tháng 9, tỷ phú công nghệ Elon Musk cũng công bố kế hoạch đưa người lên sao Hỏa vào năm 2024.

Theo VnExpress

Ngay khi luận án tiến sĩ của nhà khoa học Stephen Hawking được cho tải miễn phí, trang chủ Đại học Cambridge (Anh) đã sập mạng vì quá nhiều người truy cập.

Đêm 23/10 theo giờ Việt Nam, Đại học Cambridge đã lần đầu tiên phát hành trực tuyến nội dung trong luận án tiến sĩ của ông Hawking năm 1966, thời điểm nhà vật lý lý thuyết lừng danh này mới 24 tuổi.

Luận án này có tên "Properties of Expanding Universes", tạm dịch là "Tính giãn nở của vũ trụ". Nó cung cấp nghiên cứu về nguồn gốc vũ trụ, vốn đã là công trình khiến tên tuổi ông Hawking vang danh.

Nhà khoa học vũ trụ Stephen Hawking - (Ảnh: Reuters).

Gần như ngay sau khi được "tải miễn phí", luận án trở thành tài liệu nhận yêu cầu tải về nhiều nhất trên trang web trường.

Do một lượng truy cập quá lớn ập tới, trang web của trường đại học danh tiếng này bị tê liệt trong cả ngày hôm qua.

"Chúng tôi đã nhận một phản ứng rất lớn đối với quyết định của Giáo sư Hawking khi cho phép tải luận án của ông, với gần 60.000 lượt tải về trong vòng chưa đầy 24 giờ. Kết quả là, người truy cập vào mục Open Access của chúng tôi có thể thấy bị chậm hơn bình thường, và có thể nhiều lúc bị tạm thời gián đoạn", Guardian dẫn lời phát ngôn viên Đại học Cambridge.

Về phần Hawking, ông cho biết bản thân hi vọng việc công bố tài liệu sẽ giúp "tạo cảm hứng cho mọi người trên thế giới, để họ nhìn lên các vì sao chứ không phải cúi xuống để chỉ thấy bàn chân của mình; để họ tự hỏi về vị trí của chúng ta trong vũ trụ, rồi cố gắng và hiểu được vũ trụ", theo AP.

Stephen Hawking sinh ngày 8/1/1942, là một nhà vật lý lý thuyết, nhà vũ trụ học và hiện giữ vai trò Giám đốc Nghiên cứu tại Trung tâm Vũ trụ học lý thuyết của Đại học Cambridge.

Ông cũng nổi tiếng với cuốn sách Lược sử thời gian, viết về vũ trụ. Đây được mệnh danh là quyển "best sellers chưa đọc", ý nói rất nhiều độc giả đã sở hữu nó nhưng đa phần không ai "ngốn" nổi lượng kiến thức khoa học trong đó, thậm chí không thể đọc hết.

Vì nhiều lý do ở cả đóng góp khoa học lẫn hình tượng cá nhân, ông Hawking được xem như một trong những nhà khoa học lừng lẫy nhất còn đang sống, với nhiều cuốn sách và cả phim ảnh về ông.

Không hiểu vì lí do gì ông Hawking lại công bố luận án của mình ở thời điểm này. Tuy nhiên nếu xét đến một cuộc tranh cãi nảy lửa trong giới khoa học vũ trụ vài tháng trước, có thể thấy luận án của ông Hawking đưa ra nhiều khả năng nhằm "dằn mặt" những người hoài nghi về lý thuyết vũ trụ giãn nở cũng như Vụ Nổ Lớn (Big Bang) khai sinh ra vũ trụ. Giải thích vụ nổ Big Bang. Điểm sáng bên trái là thời khắc diễn ra vụ nổ, dẫn tới việc vũ trụ giãn nở ra theo chiều không gian suốt 13,7 tỉ năm qua - độ tuổi ước tính của vũ trụ - (Ảnh: NASA). Hồi tháng 5 qua, ông Hawking cùng 32 nhà khoa học khác đã cùng viết một bức thư được mô tả "giận dữ" nhằm đáp lại bài báo xuất bản trên tạp chí khoa học Scientific American. Nhóm 33 nhà khoa học khẳng định rằng lý thuyết lạm phát vũ trụ (theory of inflation) vẫn là một trong những mô hình tốt nhất có thể giải thích được nguồn gốc vũ trụ, theo tạp chí Newsweek. Trước đó trong tháng 2, tờ Scientific American đã đăng tải một bài viết của bộ ba nhà khoa học vật lý Anna Ijjas, Paul J. Steinhardt, Abraham Loeb. Bài viết có tựa đề "Pop Goes the Universe", trong đó phản đối lý thuyết giãn nở của vũ trụ, lập luận rằng tất cả những người ủng hộ thuyết trên đều đang cắm đầu tin vào một lý thuyết không có bằng chứng thực nghiệm. Từ lâu nay, trong sách giáo khoa của nhiều nước trên thế giới đều lấy Big Bang làm lý thuyết nói về nguồn gốc vũ trụ. Theo thuyết Big Bang và sau này là lý thuyết lạm phát vũ trụ, có một vụ nổ diễn ra cách đây 13,7 tỉ năm để khai sinh ra vũ trụ. Từ sau sự kiện Big Bang, vũ trụ trở nên cực nóng và "giãn" ra liên tục cho đến nay (và sẽ tiếp tục giãn nở). Các thiên hà trong vũ trụ vì thế ngày càng "trôi" ra xa nhau hơn. Nhưng theo bộ ba nhà khoa học nêu trên, vũ trụ hiện tại phải được giải thích theo "Big Bounce", tức là "một cú chuyển mình/hồi phục lớn". Mô tả về Big Bounce. Vũ trụ sẽ hẹp dần về điểm nóng nhất, rồi lại thực hiện "cú nhảy hồi phục" để lại giãn nở. Theo đó thì vũ trụ không chỉ là vụ nổ khởi thủy và mở rộng mãi mãi, mà hoạt động theo chu kỳ. Tức là khi năng lượng vũ trụ cạn kiệt, nó sẽ quay về trạng thái ban đầu, rồi lại trở nên cực nóng và cực rắn – cô đặc, để lại xảy ra một vụ nổ hoặc biến cố tiếp theo để giãn nở.

Theo Tuổi Trẻ

Các nhà khoa học đã lần đầu tiên xác định được một vị khách đến từ vùng không gian liên sao bên ngoài Hệ Mặt Trời. Thiên thể này được xác định bởi các nhà nghiên cứu bằng kính thiên văn Pan-STARRS 1 ở Hawaii.

Suốt hàng chục năm qua, các nhà quan sát bầu trời vẫn liên tục tìm ra được hàng ngàn thiên thể mới nhưng tất cả chúng đều có xuất phát điểm là đâu đó trong Hệ Mặt Trời. Các thiên thể dù là xa xôi nhất cũng nằm ở Vành đai Kuiper hoặc xa hơn là Đám mây Oort, nơi ranh giới của Thái Dương Hệ.

Nhưng thiên thể được định danh là A/2017 U1 này là một thứ vô cùng mới lạ, nó có quỹ đạo cực kỳ rộng lớn, quỹ đạo hình hyperbol của nó dường như không bị ràng buộc bởi Mặt Trời. Theo những dữ liệu ban đầu quan sát được của Trung tâm Tiểu hành tinh của Hiệp hội Thiên văn Quốc tế, thì rất có khả năng đó là một thiên thể"trốn thoát" khỏi một ngôi sao khác.

Vị trí của A/2017 U1 vào ngày 25/10 sau khi nó cắt ngang mặt phẳng hoàng đạo và đạt điểm cận nhật vào tháng 9 vừ qua. (Hình ảnh: NASA/JPL).

“Chúng tôi chờ đợi điều này từ hàng thập niên qua. Luôn có những giả thuyết về thiên thể này, những tiểu hành tinh hay sao chổi thuộc về một hệ hành tinh khác, rồi vì một lý do nào đó mà rời khỏi "quê hương" và lang thang vào bên trong Hệ Mặt Trời của chúng ta”, ông Paul Chodas từ Trung tâm Nghiên cứu những Thiên thể gần Trái Đất của NASA, cho biết.

Khi A/2017 U1 được phát hiện lần đầu tiên, các nhà khoa học cho rằng, đó là một sao chổi nên nó được định danh ban đầu là C/2017 U1 (C là comet, sao chổi). Nhưng những quan sát tiếp sau đó cho thấy nó không có những đám bụi khí bao xung quanh, nên nó được đổi định danh thành A là asteroid, tiểu hành tinh.

Dựa trên những quan sát ban đầu, các nhà khoa học cho biết thiên thể này lớn không quá 400 mét, bắt đầu xuất hiện trên trên bầu trời tại khu vực thuộc chòm sao Lyra. A/2017 U1 di chuyển trong không gian với tốc độ lên đến 92.000km mỗi giờ.

Quỹ đạo của A/2017 U1 gần như vuông góc với mặt phẳng hoàng đạo – mặt phẳng mà đồng phẳng với quỹ đạo của Trái Đất và các hành tinh trong Hệ Mặt Trời. Thiên thể đi cắt ngang mặt phẳng này vào ngày 2 tháng 9 vừa qua ở khu vực bên trong quỹ đạo của Sao Thủy.

Hình ảnh A/2017 U1 được chụp bởi Đài quan sát Tenagra ở Rio Rico, Arizona vào ngày 21 tháng 10 vừa qua. Tổng thời gian chụp là 9 phút, mỗi khung ảnh rộng 3 phút cung trên bầu trời. (Hình ảnh: Paulo Holvorcem & Michael Schwartz).

Một tuần sau đó, ngày 9 tháng 9, thiên thể này cách Mặt Trời là 37,6 triệu km và đạt điểm cận nhật – điểm gần Mặt Trời nhất. Với độ sáng biểu kiến cấp 20, rất mờ nhạt nhưng các nhà thiên văn vẫn quan sát được và ước tính nó rộng khoảng 160 mét với độ phản chiếu ánh sáng Mặt Trời là 10%.

A/2017 U1 đến gần Trái Đất nhất vào ngày 14 tháng 10, ở khoảng cách 24 triệu km – gấp 60 lần khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng. Thiên thể hiện nay đang ở bên trên mặt phẳng hoàng đạo và di chuyển theo hướng rời khỏi Hệ Mặt Trời với tốc độ lên đến 156.400km/giờ, hướng về chòm sao Pegasus.

Mặc dù những quan sát ban đầu đều cho thấy nó là một thiên thể đến từ không gian liên sao, nhưng vẫn cần thêm rất nhiều dữ liệu và bằng chứng khác để xác nhận chính xác điều này. Các nhà thiên văn đang tranh thủ quan sát và nghiên cứu A/2017 U1 bằng nhiều kính thiên văn tân tiến trước khi nó đi xa và biến mất khỏi tầm nhìn của chúng ta mãi mãi.

Theo khampha

Trước đây, các nhà khoa học gặp nhiều khó khăn trong việc phát hiện hơi nước trong bầu khí quyển – dấu hiệu của sự sống ngoài Trái Đất. Nhưng nhờ một nghiên cứu mới của NASA, điều này có thể thay đổi.

Nghiên cứu mới sử dụng mô hình tính toán các điều kiện trong cả không gian ba chiều, cho phép các nhà khoa học mô phỏng được sự lưu thông khí quyển và những đặc điểm đặc biệt của lưu thông, mà các mô hình không gian một chiều không thể làm được. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, có nhiều nơi có thể tồn tại sự sống. Con số này nhiều hơn chúng ta tưởng.

Nước là một nhân tố thiết yếu cho cuộc sống. Nếu một hành tinh không có bầu khí quyển ấm áp để duy trì nước ở thể lỏng trong một khoảng thời gian dài (khoảng hàng tỉ năm) thì cuộc sống sẽ không thể xuất hiện và tiến hóa.

Nếu một hành tinh nằm quá xa ngôi sao chủ của nó, nước trên bề mặt sẽ đóng băng; nếu nó nằm quá gần, nước trên bề mặt sẽ bốc hơi và tan biến vào không gian. Những hành tinh được phát hiện có dấu hiệu của nước đều là các hành tinh khí khổng lồ và quay rất gần ngôi sao chủ của nó.

“Chúng ta có thể phát hiện dấu hiệu của nước trên bầu khí quyển của ngôi sao chủ, nhưng việc phát hiện chữ ký phân tử (bao gồm H2O) trên các hành tinh ôn đới cực kỳ khó khăn. Bởi vì bán kính hành tinh và chiều cao của nó đều rất nhỏ”, nhóm nghiên cứu cho biết.

Để tính toán sự có mặt của nước trên các hành tinh bên ngoài hệ Mặt Trời, các nghiên cứu trước đây buộc phải phụ thuộc vào các mô hình một chiều. Do hơi nước trong tầng bình lưu sẽ bị tách thành hydro và oxy do tiếp xúc với tia cực tím, nên bằng cách đo tỉ lệ hydro bị mất đi, các nhà khoa học sẽ ước tính được lượng nước vẫn còn tồn tại trên bề mặt.

Công cuộc tìm kiếm ngoại hành tinh. (Ảnh:cfa.harvard.edu)

Tuy nhiên, chuyên gia YukaFujii hiện đang làm việc tại Viện Nghiên cứu Vũ trụ Goddard, NASA, Trưởng nhóm nghiên cứu,giải thích: "Mô hình này được xây dựng từ những giả định không chắc chắn: như quá trình vận chuyển nhiệt và hơi nước trên toàn hành tinh, cũng như ảnh hưởng của mây".

Để khắc phục những nhược điểm đó, nhóm nghiên cứu sử dụng mô hình lưu thông chung ba chiều (GCMs). Mô hình có sự kết hợp giữa sự lưu thông trên bầu khí quyển và sự phức tạp của khí hậu.

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu thử nghiệm với một hành tinh có bầu khí quyển giống Trái Đất và được bao phủ hoàn toàn bởi các đại dương. Điều này cho phép nhóm nhận thấy rõ khoảng cách của các ngôi sao ảnh hưởng đến các điều kiện trên bề mặt hành tinh.

Các nhà khoa học cho biết: khoảng cách và bức xạ của ngôi sao ảnh hưởng đến lượng hơi nước trong tầng bình lưu. Nhà nghiên cứu Fujiii nói: “Chúng tôi phát hiện ra quy trình mới kiểm soát sự sống của các hành tinh ngoài Trái Đất. Từ đây, chúng ta sẽ tìm ra nhiều ứng cử viên tiềm năng để con người có thể sinh sống trong tương lai”.

Sắp tới, nhóm nghiên cứu dự định sẽ đánh giá sự biến động của các đặc tính trên hành tinh - chẳng hạn như trọng lực, kích thước, thành phần khí quyển, và áp lực bề mặt. Những yếu tố này có thể ảnh hưởng đến vòng tuần hoàn và khả năng lưu thông của nước.

Mô hình ba chiều cũng cho phép các nhà thiên văn xác định được những hành tinh có thể sinh sống ở khoảng cách xa hơn, với độ chính xác cao hơn.

“Chỉ cần biết được nhiệt độ của ngôi sao, chúng ta có thể dự đoán về dấu hiệu của nước ở những hành tinh xa xôi. Công nghệ sẽ đẩy giới hạn đi xa hơn nữa: một lượng hơi nước dù nhỏ nhoi ở đâu đó cũng không thể thoát khỏi sự quan sát của chúng ta”, nhà nghiên cứu Anthony Del Genio hào hứng nói.

Nghiên cứu mới cũng đem lại nhiều lợi ích cho những người săn tìm các hành tinh bên ngoài hệ Mặt Trời, họ hy vọng tìm được hành tinh có thể sinh sống quanh những ngôi sao loại M (chủ yếu là các sao lùn đỏ). Các ngôi sao loại M có khối lượng thấp, siêu mát, và phổ biến nhất trong vũ trụ (chiếm khoảng 75% trong tất cả các loại sao ở Dải Ngân hà).

Trước đây, đã có nhiều ý kiến nghi ngờ về khả năng cư trú của những ngôi sao loại M. Một số nhà thiên văn cho rằng, các sao lùn đỏ đang trải qua nhiều quá trình bùng cháy và nó có thể khiến các hành tinh tách ra khỏi bầu khí quyển của nó. Chúng bao gồm 7 hành tinh thuộc hệ TRAPPIST-1 (3 trong số đó là khu vực có thể sinh sống được) và hành tinh ngoài hệ Mặt Trời gần nhất - Proxima b.

Nghiên cứu với mô hình ba chiều mới đã đập tan luận điệu trên, vì các kết quả đã chỉ ra có dấu hiệu của sự sống trên các hành tinh này.

Theo Khoa học Phát triển

Các nhà thiên văn vừa phát hiện một ngoại hành tinh kỳ lạ và vô cùng khắc nghiệt. Nếu bạn có dịp du hành không gian, thì hãy bỏ qua hành tinh này nhé.

Kính Viễn vọng Không gian Hubble của NASA vừa quan sát được ngoại hành tinh Kepler-13Ab với nhiều điều kiện khắc nghiệt. Hành tinh này nằm quá gần ngôi sao chủ – sao Kepler-13A – khiến nhiệt độ ban ngày của nó lên đến 2.760 độ C. Trong khi đó, ban đêm lại có tuyết rơi.

Từ trái qua: Ngoại hành tinh Kepler-13Ab với quỹ đạo rất gần ngôi sao chủ Kepler-13A của nó, bên cạnh đó là hệ sao đôi: sao lùn cam Kepler-13C và ngôi sao Kepler-13B. (Đồ họa: NASA, ESA, G. Bacon (STScI)).

Ngoại hành tinh Kepler-13Ab là một hành tinh bị khóa thủy triều với ngôi sao chủ, nghĩa là một nửa của nó sẽ luôn hướng về ngôi sao Kepler-13, trong khi nửa còn lại sẽ đắm chìm trong màn đêm vĩnh cữu.

Phần bán cầu ban đêm có nhiệt độ không cao như phần còn lại, không những vậy, ở đây mưa rơi liên tục và rất nhiều. Mưa ở bán cầu ban đêm không phải mưa nước như ở Trái Đất, mà chúng là hỗn hợp chất lỏng giống như kem chống nắng chúng ta hay dùng.

Những cơn mưa kem chống nắng (oxide titan) luôn rơi dày như những cơn bão tuyết. Các nhà thiên văn không quan sát được trực tiếp những cơn mưa này, mà họ sử dụng kính Hubble để xác định, nhiệt độ khí quyển ngày càng thấp hơn ở những vùng có vĩ độ cao hơn, trái ngược với bình thường.

Đây là một trong những ngoại hành tinh nóng nhất từng được phát hiện, những ngoại hành tinh kiểu này được gọi là “Sao Mộc nóng”. Các hành tinh loại này phải có một lớp khí tương tự oxide titan để hấp thụ ánh sáng và làm nóng, riêng Kepler-13Ab thì không có.

Nếu oxide titan có mặt ở bán cầu ban ngày, nó sẽ hấp thụ ánh sáng và khiến không khí ở đây nóng lên. Oxide titan chỉ có mặt ở bán cầu ban đêm, những cơn gió lạnh khiến chúng ngưng tụ tạo thành các đám mây, và kết tủa tạo ra một thứ như tuyết, đổ liên tục xuống bên dưới.

Trọng lực ở hành tinh này cao hơn gấp 6 lần so với Sao Mộc, kéo tất cả tuyết oxide titan xuống hạ tầng khí quyển, không cho chúng bốc hơi lên cao và vì thế chúng không có cơ hội được thoát ra phía bên kia của hành tinh.

Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học phát hiện thấy một hành tinh kỳ lạ với quá trình kết tủa như thế này, họ gọi đây là “cái bẫy lạnh” trên ngoại hành tinh. Quan sát này cho các nhà khoa học cái nhìn rõ hơn về sự phức tạp của thời tiết trên các hành tinh xa xôi.

So sánh tương quan kích thước của ngoại hành tinh Kepler-13Ab với năm hành tinh trong Hệ Mặt Trời. Đồ họa: NASA, ESA, and A. Feild (STScI).

“Bằng nhiều cách khác nhau, những nghiên cứu về khí quyển của các hành tinh giống Sao Mộc sẽ được sử dụng trong tương lai để nghiên cứu về khí quyển của các hành tinh giống Trái Đất”, nhà nghiên cứu Thomas Beatty ở Đại học Pennsylvania cho biết.

“Các hành tinh giống Sao Mộc thể hiện rõ đặc tính về thời tiết của mình và ta có thể quan sát được dễ dàng, trong khi các hành tinh giống Trái Đất thì không. Do đó, hiểu được thời tiết ở các hành tinh lớn, ta sẽ biết được thêm nhiều điều về thời tiết ở các hành tinh nhỏ".

Nhóm nghiên cứu của ông Beatty đã chọn Kepler-13Ab để quan sát vì đây là một ngoại hành tinh rất nóng. Các quan sát trong quá khứ về những "Sao Mộc nóng"cũng cho thấy sự gia tăng nhiệt độ rất khủng khiếp của chúng. Những hành tinh khí trong Hệ Mặt Trời của chúng ta cũng có hiện tượng tương tự như vậy.

Qua quan sát này, các nhà nghiên cứu khẳng định, những cơn mưa như vậy có thể cũng đã xảy ra ở các ngoại hành tinh khí khổng lồ khác. “Nhưng ở hành tinh này, do trọng lực quá lớn khiến "tuyết" bị giữ lại. Ở các hành tinh khác, những đám mây mưa dễ dàng bay sang bán cầu ban ngày và tan biến thành thể khí”, ông cho biết thêm.

Nghiên cứu này được quan sát qua Máy ảnh Trường nhìn rộng 3 của Hubble với ánh sáng cận hồng ngoại. Quan sát được thực hiện khi ngoại hành tinh xa xôi đi về phía sau của ngôi sao chủ, được gọi là phương pháp tinh thực thứ cấp (secondary eclipse). Phương pháp này cho các nhà khoa học thông tin về nhiệt độ và thành phần trong khí quyển của bán cầu ban ngày của ngoại hành tinh.

“Những quan sát của Kepler-13Ab giúp chúng ta hiểu thêm được về các "Sao Mộc nóng" và cách những đám mây được tạo thành trong khí quyển của chúng, cũng như sự ảnh hưởng của trọng lực đến thành phần của khí quyển. Nhìn vào những hành tinh thế này, bạn sẽ kinh ngạc vì độ nóng của nó, và hơn nữa là trọng lực của chúng", Beatty giải thích.

Nghiên cứu được đăng tải trên The Astronomical Journal.

Theo khampha