Làm thế nào con người phát hiện ngoại hành tinh khi không thể thấy chúng?

Cho đến nay, phần lớn ngoại hành tinh không được phát hiện bằng cách “nhìn thấy” chúng. Thay vào đó, các nhà thiên văn tìm kiếm những tác động cực kỳ nhỏ mà một hành tinh gây ra lên ngôi sao chủ. Đây là một cuộc săn tìm gián tiếp, giống như phát hiện một người đang đứng sau bức tường bằng cách quan sát cái bóng của họ.

Ảnh: mathsgenie.co

Phương pháp thành công nhất là quá cảnh (transit). Khi một hành tinh bay ngang qua phía trước ngôi sao theo góc nhìn từ Trái Đất, nó che khuất một phần rất nhỏ ánh sáng của ngôi sao. Kính thiên văn liên tục đo độ sáng của hàng nghìn, thậm chí hàng triệu ngôi sao. Nếu một ngôi sao cứ giảm sáng một lượng nhỏ theo chu kỳ đều đặn, đó có thể là dấu hiệu của một hành tinh đang quay quanh nó.

Điều thú vị là chỉ từ một “vết lõm” nhỏ trên biểu đồ ánh sáng, các nhà khoa học có thể suy ra nhiều thông tin. Độ sâu của vết lõm giúp ước tính kích thước hành tinh, còn khoảng thời gian giữa những lần quá cảnh cho biết chu kỳ quỹ đạo của nó. Kính viễn vọng Kepler và TESS đã sử dụng kỹ thuật này để phát hiện hàng nghìn thế giới mới.

Ảnh: acmor

Một cách khác tinh tế hơn là phương pháp vận tốc xuyên tâm. Hành tinh không chỉ quay quanh ngôi sao; về thực chất, cả hai cùng quay quanh một tâm khối chung. Vì vậy, lực hấp dẫn của hành tinh khiến ngôi sao hơi “lắc lư”. Chuyển động nhỏ bé này làm ánh sáng của ngôi sao dịch chuyển về phía đỏ hoặc xanh theo hiệu ứng Doppler. Từ những thay đổi cực nhỏ trong quang phổ, các nhà thiên văn có thể suy ra sự tồn tại của hành tinh và ước tính khối lượng của nó.

Ngoài ra còn có thấu kính hấp dẫn vi mô. Khi một hệ sao có hành tinh đi gần như thẳng hàng với một ngôi sao ở xa hơn, lực hấp dẫn của hệ phía trước bẻ cong và khuếch đại ánh sáng của ngôi sao nền. Một hành tinh có thể tạo ra một “tia lóe” nhỏ trong đường cong ánh sáng. Phương pháp này đặc biệt hữu ích để tìm những hành tinh ở xa ngôi sao chủ hoặc thậm chí những hành tinh lang thang không còn bị ràng buộc với ngôi sao nào.

Ảnh: anlatilaninotesi.com

Cuối cùng là chụp ảnh trực tiếp – phương pháp gần với tưởng tượng thông thường nhất. Các kính thiên văn phải che bớt ánh sáng chói khủng khiếp của ngôi sao để tìm ánh sáng yếu ớt của hành tinh bên cạnh. Cách này rất khó, nên chủ yếu áp dụng cho những hành tinh khổng lồ, trẻ và còn nóng.

Vì thế, săn ngoại hành tinh thực chất không phải là trò “nhìn thấy một thế giới xa xôi”, mà là đọc những dấu vết cực nhỏ mà thế giới ấy để lại trên ánh sáng của vũ trụ.

Loài hoa khổng lồ có hình dáng như vương miện từng xuất hiện từ hàng trăm triệu năm trước