Vì sao phát hiện ra các hành tinh ngoài hệ mặt trời lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại nhất?

Một trong những băn khoăn lớn lao nhất của loài người đó là: trong vũ trụ liệu con người có phải là thực thể duy nhất hay không? Trải qua một thời gian dài, con người luôn thắc mắc: hệ mặt trời có phải là ngân hà duy nhất tồn tại các hành tinh không? Có phải chỉ có các hành tinh trong hệ mặt trời mới tồn tại sự sống không? Phát hiện ra các hành tinh nằm ngoài hệ mặt trời đã cho chúng ta biết rằng chúng cũng có khả năng tồn tại.

Phát hiện này có một ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với các nhà thiên văn học, họ có thể kiểm nghiệm những lập luận về hành tinh và hệ mặt trời. Việc phát hiện ra những hành tinh xa xôi nằm ngoài hệ mặt trời về căn bản đã làm thay đổi cách nhìn của loài người đối với trái đất.

Các hành tinh ngoại hệ mặt trời được phát hiện ra như thế nào?

Vào thế kỷ thứ VI trước công nguyên, nhà khoa học người Hy Lạp Anaximander là người đầu tiên đưa ra kết luận khẳng định có sự tồn tại của các hành tinh khác. Năm 1600, vị linh mục và cũng là nhà thiên văn học người Italia là Giordano Bruno bởi vì đã tuyên bố thừa nhận với kết luận trên nên đã bị hội giáo chủ thiêu sống tại dàn thiêu của nhà thờ Catholic. Cuối những năm 40 của thế kỷ XX, nhà thiên văn học người Mỹ đã sử dụng kính thiên văn cực lớn để dò tìm những hành tinh chuyển động quanh các ngôi sao.

Michel Mayor sinh năm 1942, từ nhỏ ông cực kỳ say mê khám phá các vì sao và thiên văn học. Cùng với người cộng tác là Antoine Duquennoy, hai ông đã tham gia vào hàng ngũ các nhà thiên văn nghiên cứu tìm kiếm các thiên thể nhỏ trong vũ trụ. Những thiên thể nhỏ được tìm ra không phải là hành tinh mà là những Brown dwarf, chúng là những thiên thể có nhiệt độ thấp, màu nâu tối trong vũ trụ, thể tích của nó không đủ lớn để tiến hành phản ứng nung chảy hidrogen, chúng cũng không thể phát ra những khối lửa nóng sáng mạnh như các ngôi sao. Nếu là một hành tinh thì thiên thể này quá lớn, còn nếu là một ngôi sao thì nó lại quá nhỏ, nó là một vật kỳ dị trong dải ngân hà.

Tuy nhiên, có một vấn đề khiến cho các nhà thiên văn học phải đau đầu đó là do các hành tinh thiên thể màu nâu tối nay không phát sáng nên không thể sử dụng kính thiên văn để đo đạc. Nhưng họ đã phát hiện ra rằng, khi các ngôi sao chịu tác dụng trong lực của các hành tinh lớn ( các sao màu nâu ) thì chúng có hiện tượng rung lắc nhẹ về hai bên.

Để tìm hiểu sự rung lắc của các ngôi sao, một số nhà thiên văn học đã đo lường tỉ mỉ vị trí của chúng trong khoảng thời gian vài tháng thậm chí là vài năm. Một số các nhà khoa học khác (trong đó có Mayor) đã vận dụng dịch chuyển Doppler để đo sự rung lắc, dựa vào những dịch chuyển nhỏ bé trong ánh sáng của các ngôi sao đo được trên máy quang phổ, có thể tính ra ngôi sao di chuyển hướng về phía trái đất hay rời xa trái đất.

Năm 1993, sau khi Duquennoy qua đời. Để tìm ra những thiên thể màu nâu tối, Mayor đã hợp tác cùng nghiên cứu sinh Điỉe Queloz nghiên cứu chế tạo ra một loại máy quang phổ cảm ứng cao. Loại máy này đã đo được sựthay đổi tốc độ nhỏ đến 13m/giây. Về cơ bản tốc độ này giống với tốc độ rung lắc của mặt trời khi chụi tác động trong lực của sao mộc.

Người ta đều cho rằng hành tinh lớn như vậy cũng giống như các hành tinh trong hệ mặt trời, chúng phải mất vài năm mới có thể hoàn thành một chu trình quay quanh các ngôi sao. Cho nên các nhà thiên văn cũng phải dùng các số liệu đo được qua vài năm trong lực ở các hành tinh. Đối với Mayor mà nói, ông chưa bao giờ nghĩ đến việc vận dụng máy quang phổ mới và kính thiên văn hay phải tiêu tốn khoảng thười gian là vài năm để tìm ra các hành tinh.

Tháng 4 năm 1994, Michel Mayor và Queloz đã sử dụng loại máy quang phổ mới và phát hiện ra 142 ngôi sao ở lân cận tại đài thiên văn Haute Provence ở miềm Nam nước Pháp, và họ hy vọng có thể đo được sự rung lắc được gây ra bởi các thiên thể lớn giống như thiên thể Brown dwarf. Tháng 7 năm 1995, Quelor đã quan sát thấy một hành tinh có tên là 51Peg (ngôi sao thứ 51 sáng nhất trong chòm Pegasus(chòm sao Phi Mã)), cứ 4,2 ngày nó lặp lại chuyển động rung lắc một lần.

Họ đã quan sát ánh của ngôi sao 51Peg và khẳng định không có xung động, đồng thời hj kiểm tra xem vết đen của mặt trời có gây nên sự rung lắc hay không, kiểm tra xem ngôi sao 51Peg có mở rộng hay thu hẹp hay không. Và kết quả cho thấy, ngoài những thiên thể xoay chuyển xung quanh thì không có hiện tượng nào có thể giải thích cho sự rung lắc của chúng.

Căn cứ vào số lần rung lắc của sao 51Peg, Mayor và Queloz đã tính toán được kích cỡ, khối lượng của nó, nó không thể là một thiên thể nâu tối mà là một hành tinh, một hành tinh được phát hiện ra ở ngoài hệ mặt trời.

Năm 2005, các nhà thiên văn học đã xác định vị trí của hàng trăm hành tinh khác, quỹ đạo chuyển động của chúng giống như các hành tinh khổng lồ quay quanh sao Thủy, một vài hành tinh bao trùm bởi đá cứng, trong qua trình vận hành có nhiệt độ thích hợp không nóng cũng không lạnh, thậm chí có một vài hành tinh tự do trôi nổi trong vũ trụ, không xoay quanh bất kỳ một hành tinh nào. Mayor và Queloz là hai nhà thiên văn học đầu tiên tìm ra bằng chứng chứng minh trái đất không phải là hành tinh duy nhất trong vũ trụ.

schoolnet