100 tỉ hành tinh trong dãy Ngân hà

Dãy Ngân hà của chúng ta có ít nhất 100 tỉ hành tinh theo nghiên cứu thống kê chi tiết dựa trên phát hiện về ba hành tinh ngoài Thái dương hệ nhờ kỹ thuật quan sát vi hình (microlensing).

Kailash Sahu, một thành viên nhóm quốc tế từ Viện khoa học kính viễn vọng không gian ở Baltimore, Maryland thông báo có tối thiểu một hành tinh bình quân trên một ngôi sao trong dãy Ngân hà. Đồng nghĩa khả năng có ít nhất 1.500 hành tinh trong phạm vi cách trái đất 50 năm ánh sáng.

Kết quả này có được nhờ quan sát suốt sáu năm của chương trình hợp tác PLANET (Mạng lưới thăm dò ghi hình hiện tượng bất thường) do Sahu đồng sáng lập năm 1995. Nghiên cứu kết luận số lượng các hành tinh có kích thước tương đương Trái đất nhiều hơn so với số hành tinh với kích thước cồng kềnh như Sao Mộc. Phát hiện này dựa trên việc hiệu chỉnh chức năng kích thước hành tinh, cho thấy số lượng hành tinh tăng lên ở kích thước nhỏ hơn. Khảo sát cũng ước tinh sơ bộ có khoảng 10 tỉ hành tinh giống Trái đất trong dãy Ngân hà.

Kết luận của nhóm dựa vào kỹ thuật vi hình tìm kiếm hành tinh. Kỹ thuật lợi dụng chuyển động ngẫu nhiên của các ngôi sao, nhìn chung rất nhỏ và khó nhận thấy. Nếu một ngôi sao di chuyển ngay trước mặt một ngôi sao khác, trọng lực của nó sẽ bẻ cong ánh sáng của ngôi sao xa hơn. Điều này có nghĩa ngôi sao ở gần giống như một thấu kính khổng lồ khuếch đại ánh sáng của ngôi sao xa hơn. Nhóm các hành tinh đồng hành quanh ngôi sao gần bổ sung ánh sáng cho ngôi sao phía xa, chính ánh sáng này làm lộ ra những hành tinh, hoặc chúng quá mờ không thể nhìn bằng kính thiên văn.

Khối lượng ngôi sao phía gần càng lớn, quá trình kỹ thuật vi hình càng kéo dài. Thông thường quá trình này kéo dài khoảng một tháng, tuy nhiên việc các hành tinh bổ sung ánh sáng thường chỉ kéo dài vài tiếng đến vài ngày. Các nhà thiên văn sử dụng kỹ thuật vi hình để xác định kích thước hành tinh. Tuy nhiên phương pháp này không làm rõ được cấu tạo của chúng.

Khác với các kỹ thuật phát hiện hành tinh nổi tiếng, vốn đo đạc bóng hành tinh khi chúng băng ngang trước các ngôi sao (transit) hoặc đo dao động của ngôi sao do lực hấp dẫn của hành tinh tạo ra (tốc độ hướng tâm và kỹ thuật đo sao), kỹ thuật hình ảnh trọng trường khá khách quan trong việc chọn ngôi sao chủ.

Những kỹ thuật khác phát huy hiệu quả khi tìm kiếm những hành tinh gần các ngôi sao và có quỹ đạo quay ngắn. Nhưng kỹ thuật vi hình có khả năng phát hiện hành tinh ở khoảng cách xa ngôi sao, như Sao Thổ, hoặc gần, như Sao Thủy. Kỹ thuật này cũng cho phép tìm thấy hành tinh nhỏ như Sao Thủy.

Các cuộc khảo sát diện rộng như Thí nghiệm hình ảnh quang học trọng trường (OGLE) hay Quan sát vi hình trong Vật lý học thiên thể (MOA) bao quát hàng triệu ngôi sao hằng đêm để xác định hoặc cảnh báo hiện tượng sao vi hình càng sớm càng tốt. Sự phối hợp sau đó, như chương trình hợp tác PLANET, theo dõi thường xuyên các ngôi sao được chọn suốt 24h, sử dụng một hệ thống kính viễn vọng trên khắp thế giới.

Mỗi bốn mươi hiện tượng sao vi hình được theo dõi cẩn thận thì ba trong số đó cho thấy bằng chứng về ngoại hành tinh. Qua phân tích thống kê, nhóm nghiên cứu nhận thấy 1/6 các ngôi sao có hành tinh kích cỡ bằng Sao Mộc. Nhiều hơn số đó, phân nửa các ngôi sao có hành tinh cỡ Sao Hải vương và 2/3 có hành tinh kích cỡ Trái đất. Như thế, số lượng các hành tinh kích thước nhỏ vượt trội so với hành tinh kích cỡ lớn hơn.

“Về mặt thống kê, điều này có nghĩa là mỗi ngôi sao trong dãy Ngân hà có ít nhất là một hành tinh, hoặc nhiều hơn". Sahu khẳng định.

“Kết quả từ ba phương pháp kỹ thuật chính để tìm kiếm hành tinh nhanh chóng hội tụ thành một kết quả chung: Không những các hành tinh là phổ biến trong dãy Ngân hà, mà số lượng các hành tinh cỡ nhỏ cũng nhiều hơn các hành tinh kích thước lớn", Stephen Kane phát biểu từ Viện khoa học ngoại hành tinh của NASA tại Học viện công nghệ California ở Pasadena. “Đây là tin tức lạc quan cho các cuộc khảo sát tìm kiếm hành tinh có thể sinh sống".

Những kết quả này không liên quan đến chương trình Khảo sát thấu kính trọng trường do Takahiro Sumi ở Đại học Osaka, Nhật Bản dẫn đầu, vốn ước lượng có hàng trăm tỉ hành tinh với quỹ đạo lớn hơn Sao Thổ, hoặc đang tự do trôi nổi trong dãy Ngân hà.

Từ khóa liên quan:

hành tinh

ngôi sao

giải ngân hà

dãy ngân hà

kỹ thuật quan sát vi hình

microlensing

Kailash Sahu