- Tham gia
- 25/11/2012
- Bài viết
- 351
(kenhsinhvien.vn) Sao chổi Bernardinelli-Bernstein mang đến cơ hội hiếm thấy cho các nhà thiên văn học nghiên cứu về một thiên thể đến từ rìa ngoài cùng của hệ mặt trời.
Sao chổi Bernardinelli-Bernstein ước tính lớn hơn khoảng 1000 lần so với một sao chổi điển hình. Ảnh minh hoạ: Noirlab, Nsf, Aura, J. Da Silva (Spaceengine).
Cách mặt trời 2,7 tỷ dặm, xa hơn 29 lần so với Trái Đất, tia sáng nhỏ nhoi phản chiếu một thiên thể đang lao về phía mặt trời thân thuộc của chúng ta. Một thiên thể lạnh như băng. Già cỗi không tưởng. Và khổng lồ.
Khoảng 4 giờ sau, lúc bình minh còn chưa ngả bóng ngày 20/10/2014, một kính viễn vọng ở hoang mạc Atacama, Chile hướng ánh nhìn lên bầu trời và chụp được một bức ảnh trời đêm phương nam khổng lồ, ghi lại những dấu hiệu của ánh sáng phản chiếu này.
Tuy nhiên, phải mất gần 7 năm sau các nhà nghiên cứu mới xác định được chấm sáng lạ đó là một sao chổi nguyên thuỷ khổng lồ, có thể là sao chổi lớn nhất từng được nghiên cứu bằng kính viễn vọng hiện đại. Sao chổi ấy tên là Bernardinelli-Bernstein, được công bố vào tháng 6. Hiện các nhà nghiên cứu đã tổng hợp mọi thông tin họ biết về nó trong một bài báo khám phá nộp cho tạp chí thư Vật lý thiên văn.
“Điện thoại tôi cứ reo liên hồi. Tôi không ngờ cộng đồng khoa học lại đón nhận khám phá này đến vậy,” nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Pedro Bernardinelli tại Đại học Washington cho biết. Anh khám phá ra sao chổi này vào tuần cuối cùng của nghiên cứu tiến sĩ tại Đại học Pennsylvania cùng với cố vấn lúc bấy giờ là Gary Bernstein. “Nói chung là tôi thấy cảm xúc lắm.”
Ước tính mới nhất cho rằng nhân sao chổi rộng khoảng 93 dặm (150 km). Đó là kích thước ước tính lớn nhất của một sao chổi từ trước đến nay. Trái lại, sao chổi 67P/Churyumov–Gerasimenko mà tàu vũ trụ Rosetta của Cơ quan Vũ trụ châu Âu bay quanh từ năm 2014 đến 2016 chỉ rộng khoảng 2,5 dặm.
“Chúng ta đang đi từ những sao chổi có kích thước bằng một thành phố đến những sao chổi bằng hòn đảo,” nhà thiên văn học Michele Bannister tại Đại học New Zealand nhận định. Kích thước của sao chổi Bernardinelli-Bernstein thậm chí có thể xếp ngang hàng với một số “đại sao chổi” trong lịch sử, kể cả sao chổi rất sáng, và có lẽ rất lớn, đã chu du vào bên trong hệ mặt trời năm 1729.
Trong vòng 10 năm tới, Bernardinelli-Bernstein sẽ ngày càng sáng hơn khi nó bay vào trong hệ mặt trời, ném bom bổ nhào vào mặt phẳng quỹ đạo của các hành tinh từ bên dưới. Sao chổi này sẽ tiến đến gần nhất vào ngày 20/1/2031, là khi nó cách mặt trời khoảng 1 tỷ dặm theo dự kiến, xa hơn khoảng cách trung bình của sao Thổ một chút. Sau đó nó sẽ rút lui dần về vùng ngoại biên hệ mặt trời, và ít nhất vẫn có thể quan sát được đến những năm 2040, có khi là lâu hơn.
Dựa vào lượng khí mà Bernardinelli-Bernstein giải phóng khi băng của nó bốc hơi dưới sức nóng của mặt trời, sao chổi này có thể sáng như mặt trăng Titan lớn nhất của sao Thổ trên bầu trời đêm. Nếu vậy, ta có thể nhìn thấy sao chổi này vào năm 2031 qua một kính viễn vọng đủ tốt đặt ở sân sau.
Nhưng đáng chú ý là khoảng cách của Bernardinelli-Bernstein với mặt trời lúc phát hiện lần đầu. Thiên thể băng này đến từ đám mây Oort, một đám mây bụi hình cầu khổng lồ gồm nhiều thiên thể xung quanh mặt trời xa hơn Trái Đất hàng ngàn lần.
Theo tính toán của các nhà thiên văn học, sao chổi này phải mất hàng triệu năm để quay quanh mặt trời. Chỉ có 3 sao chổi “chu kỳ dài” như vậy từng được khám phá đang rời khỏi đám mây Oort, và Bernardinelli-Bernstein được phát hiện khi nó vẫn còn cách xa hơn 2,7 tỷ dặm, một kỷ lục đối với sao chổi. Vì được phát hiện khá sớm, các nhà thiên văn học thời nay sẽ có cơ hội làm sáng tỏ những bí ẩn về nó.
Chấm sáng trên trời đêm
Bernardinell-Bernstein thu hút sự chú ý của nhân loại nhờ vào máy ảnh kỹ thuật số cực nhạy được lắp đặt trên kính viễn vọng Blanco rộng 13 bộ, là một phần của Đài quan sát Cerro Tololo Inter-American tại hoang mạc Atacama, Chile.
Chiếc máy ảnh này không dùng để tìm các thiên thể ở xa hệ mặt trời, mà nó là nguồn dữ liệu then chốt cho Khảo cứu Năng lượng tối, một nỗ lực thu thập 80.000 khung trời đêm phương nam xuất hiện từ năm 2013 đến 2019. Bộ dữ liệu này đã thay đổi nhiệm vụ tìm hiểu về năng lượng tối của các nhà khoa học, vốn là một lực bí ẩn chi phối sự giãn nở đang gia tăng của vũ trụ. Nhưng những bức ảnh được chụp để nghiên cứu năng lượng tối và các hiện tượng vũ trụ khác cũng có thể được dùng để khám phá các thiên thể gần với Trái Đất hơn.
Đối với nghiên cứu tiến sĩ của mình, mục tiêu của Bernardinelli là sử dụng những bức ảnh Khảo cứu Năng lượng tối để tìm ra các thiên thể chưa được khám phá có quỹ đạo quanh mặt trời nằm ngoài sao Hải Vương. Ông phải đối mặt với một thách thức lớn. Mỗi bức ảnh khổng lồ đến mức hiển thị chỉ một bức ở độ phân giải đầy đủ cần phải có mạng lưới gồm 275 tivi HD. Bernardinelli đã lùng sục hàng chục ngàn bức ảnh ấy để tìm những chấm sáng chỉ rộng một vài pixel.
Bức ảnh kết hợp từ Khảo cứu Năng lượng tối này chụp sao chổi Bernardinelli-Bernstein (khoanh vàng) tháng 10/2017, khi nó đang cách 25 đơn vị thiên văn (AU). Ảnh: Khảo cứu Năng lượng tối/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Bernardinelli & G. Bernstein (UPenn)/DESI Legacy Imaging Surveys
Để thành công trong cuộc săn lùng này, Bernardinelli đã viết mã máy tính tìm kiếm những chấm sáng di chuyển trên nền trời của những ngôi sao xa trong những bức ảnh của Khảo cứu Năng lượng tối. Sáu tháng tính toán cật lực, chạy khoảng 200 máy tính tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi tại Illinois, rút ngắn bộ dữ liệu khổng lồ này thành một danh sách cuối cùng gồm 817 thiên thể mới phát hiện có quỹ đạo không trùng khớp với bất kỳ thiên thể nào trong hệ mặt trời. Ở bước cuối cùng, Bernardinelli và Bernstein kiểm tra danh sách bằng tay để đảm bảo đoạn mã hoạt động chính xác.
Đó là khi họ để ý thấy một thiên thể sáng tương đương một số hành tinh rộng 100 dặm nằm ngoài sao Hải Vương, nhưng với quỹ đạo cực hạn đó nghĩa là nó hẳn phải có nguồn gốc cách mặt trời hàng tỷ dặm, giống hệt một sao chổi chu kỳ dài.
Tìm thấy sao chổi đó là “là một câu hỏi nan giải như mò kim đáy bể,” Bernstein cho biết. “Nhưng chúng tôi đã tìm ra nó, cảm giác như bay trên chín tầng mây!”
Hướng kính viễn vọng đến Bernardinelli-Bernstein
Bernardinelli và Bernstein nộp bằng chứng về sao chổi đến Trung tâm Tiểu hành tinh ở Cambridge, Massachusetts, là kho lưu trữ chính thức của thế giới về quỹ đạo sao chổi, tiểu hành tinh và các thiên thể nhỏ khác trong hệ mặt trời. Ngày 19/6, trung tâm xác nhận rằng thiên thể này là một phát hiện mới. Năm ngày sau, thiên thể được xác nhận là sao chổi và được đặt tên là Bernardinell-Bernstein để tri ân công lao của bộ đôi.
Tin tức về khám phá sao chổi nhanh chóng lan rộng. Chỉ trong vài ngày, các nhà thiên văn học trên toàn thế giới đã bắt đầu chuyển hướng kính viễn vọng về phía ngôi sao chổi đang đến và lùng sục các kho lưu trữ tìm kiếm những bức ảnh về nó đã bị bỏ qua. Các nhà nghiên cứu chẳng mấy chốc nhận thấy sao chổi ấy đã ở trong dữ liệu lưu trữ từ năm 2010, cải thiện độ chính xác quỹ đạo đã biết của nó.
Trong vòng 24 giờ sau khi công bố, nhiều nhóm các nhà thiên văn học đã xác nhận sao chổi đang giải phóng đủ lượng bụi và khí để tạo thành đuôi sao chổi rõ nét, mặc dù nó vẫn còn cách mặt trời hơn 2 tỷ dặm.
Sao chổi không giải phóng nhiều vật chất trước khi chúng gặp sức nóng của mặt trời, khiến những hợp chất đóng băng thăng hoa trực tiếp thành khí. Tuy nhiên, Bernardinell-Bernstein dường như rất giàu “chất bay hơi” tạo khí, bắt đầu thăng hoa ngay cả khi đang ở không gian lạnh buốt ngoài sao Hải Vương. Các nhà quan sát cho rằng thiên thể này không mất nhiều thời gian để nóng lên trong hệ mặt trời khi nó bay qua, tạo nên vẻ nguyên sơ hấp dẫn.
Nhiều manh mối hơn về đuôi sao chổi đến từ những bức ảnh được chụp năm 2018 và 2020 của TESS, một kính viễn vọng vũ trụ săn hành tinh lạ do NASA vận hành cũng đã chụp được những bức ảnh về sao chổi đang bay đến. Kỳ lạ là, trong dữ liệu của TESS, sao chổi này sáng hơn rất nhiều so với ảnh của Khảo cứu Năng lượng tối. Nhóm nghiên cứu phát hiện thấy pixel của TESS bao phủ những khu vực bầu trời rộng hơn so với pixel của Khảo cứu Năng lượng tối, nghĩa là sao chổi này hẳn đã giải phóng một chiếc đuôi khổng lồ và khuếch tán cực rộng.
Bernardinelli và Bernstein xem xét lại dữ liệu của Khảo cứu Năng lượng tối, sắp xếp nhiều bức ảnh của sao chổi cùng tên mình để tìm cách xác định đuôi nó. Cuối cùng, họ nhận thấy một tín hiệu nhỏ nhoi ẩn giấu trong dữ liệu, và biết được rằng sao chổi này đã bắt đầu giải phóng khí khi ở cách mặt trời 2,4 tỷ dặm, xa hơn trung bình gần 40% so với sao Thiên Vương.
Bằng cách theo dõi đuôi sao chổi thay đổi thế nào theo thời gian, và độ sáng hơn của sao chổi khi nó đến gần mặt trời, nhóm của Bernardinelli có thể bắt đầu lập mô hình hoá học của sao chổi. Căn cứ mức độ yếu ớt của ánh sáng mặt trời ở khoảng cách cực xa này, họ nhận thấy sao chổi hẳn đang giải phóng khí cacbon dioxit hoặc nito.
“Ngầu quá đi chứ? Chúng tôi có thể quan sát thiên thể này cách xa nửa đường đến hệ mặt trời… và chúng tôi có thể suy luận chắc chắn về thành phần của nó,” đồng tác giả nghiên cứu Ben Montet cho biết. “Tuyệt vời làm sao khi ta có thể làm được với rất ít photon.”
Tương lai tươi sáng
Các nhà khoa học đã và đang suy nghĩ xem sẽ viếng thăm Bernardinelli-Bernstein bằng phi thuyền thế nào. Cho đến nay, chưa có sứ mệnh chính thức nào được đưa ra, nhưng nếu các cơ quan vũ trụ trên thế giới hành động gấp rút, một sứ mệnh có thể ngăn chặn sao chổi vào năm 2033 nếu nó được triển khai trước năm 2029.
Các nhà nghiên cứu cũng tích cực giải mã những chuyến chu du trong quá khứ của sao chổi này qua hệ mặt trời để xác định nó bị mặt trời thay đổi thế nào. Tính toán của nhóm Bernardinelli và Bernstein cho rằng năm 2031, sao chổi này sẽ ở gần mặt trời nhất, và tiến đến mặt trời trong ít nhất 3 triệu năm nữa.
Tuy nhiên, tìm hiểu sâu hơn vào quá khứ không hề dễ dàng. Các sao chổi của đám mây Oort ở quá xa, quỹ đạo của chúng có thể bị biến dạng bởi những ngôi sao bay qua, nghĩa là khi lập mô hình quỹ đạo của chúng cần phải lập biểu đồ chuyển động của những ngôi sao trong Dải Ngân Hà. Dữ liệu mới cho thấy một ngôi sao gây rối có thể cản trở nỗ lực truy nguyên quỹ đạo của sao chổi.
Trong vài năm, các nhà nghiên cứu đã biết được khoảng 2,8 triệu năm trước, một ngôi sao giống mặt trời là HD 7977 đã bay qua hệ mặt trời. Nhưng không ai biết chính xác nơi nó bay qua. Trong nghiên cứu mới được nộp cho tạp chí Thiên văn học & Vật lý thiên văn, hai nhà nghiên cứu Piotr Dybczyński và Sławomir Breiter từ Đại học Adam Mickiewicz, Phần Lan đã nhận thấy chúng ta thậm chí còn không biết HD 7977 bay qua mặt nào của hệ mặt trời.
Sự mông lung đó nghĩa là lực hấp dẫn của ngôi sao đối với những sao chổi của đám mây Oort chưa được hiểu rõ, với hệ quả chính là Bernardinelli-Bernstein lần cuối chu du vào hệ mặt trời là khi nào và nó đã đến gần mặt trời bao nhiêu.
Các quan sát khi sao chổi đến gần hơn có thể cũng thay đổi kích thước dự kiến của nó. Ước tính 93 dặm dựa trên độ sáng hiện tại của sao chổi, cũng như mô hình bụi khí mà sao chổi giải phóng. Nhưng tính toán kích thước sao chổi bằng phương pháp này là một việc khó. Nếu mô hình giải phóng khí của sao chổi không hoàn chỉnh, nhân của nó có thể trông to hơn so với thực tế.
Nhà nghiên cứu động lực học của sao chổi Luke Dones cho biết, “Họ đã làm một việc đáng kinh ngạc, nhưng tôi nghĩ có thể thiên thể đó hoá ra lại nhỏ hơn một chút so với phát biểu của họ.”
Tin tốt là Bernardinelli-Bernstein mang đến cho các nhà thiên văn học trên thế giới một điều xa xỉ hiếm có: thời gian. Đài thiên văn Vera C. Rubin ở Chile, sẽ đi vào hoạt động năm 2023, sẽ có thể theo dõi thiên thể này trong ít nhất 10 năm nữa, có khi là lâu hơn. Trong quá trình đó, kính viễn vọng tân tiến ấy sẽ thay đổi cách nhìn của chúng ta về hệ mặt trời, và có thể khám phá ra nhiều sao chổi hơn như Bernardinelli-Bernstein.
Cùng lúc đó, khi sao chổi vừa được khám phá này đang trên đường đến với chúng ta, các nhà khoa học và người dân trên khắp thế giới sẽ có thể chuyển hướng kính viễn vọng đến bầu trời đêm và quan sát một vị khách phi thường: một tinh cầu băng khổng lồ kéo theo một chiếc đuôi mờ ảo to bự phía sau. “Đó sẽ là một khung cảnh ngoạn mục lắm đây,” Montet cho biết.
Cách mặt trời 2,7 tỷ dặm, xa hơn 29 lần so với Trái Đất, tia sáng nhỏ nhoi phản chiếu một thiên thể đang lao về phía mặt trời thân thuộc của chúng ta. Một thiên thể lạnh như băng. Già cỗi không tưởng. Và khổng lồ.
Khoảng 4 giờ sau, lúc bình minh còn chưa ngả bóng ngày 20/10/2014, một kính viễn vọng ở hoang mạc Atacama, Chile hướng ánh nhìn lên bầu trời và chụp được một bức ảnh trời đêm phương nam khổng lồ, ghi lại những dấu hiệu của ánh sáng phản chiếu này.
Tuy nhiên, phải mất gần 7 năm sau các nhà nghiên cứu mới xác định được chấm sáng lạ đó là một sao chổi nguyên thuỷ khổng lồ, có thể là sao chổi lớn nhất từng được nghiên cứu bằng kính viễn vọng hiện đại. Sao chổi ấy tên là Bernardinelli-Bernstein, được công bố vào tháng 6. Hiện các nhà nghiên cứu đã tổng hợp mọi thông tin họ biết về nó trong một bài báo khám phá nộp cho tạp chí thư Vật lý thiên văn.
“Điện thoại tôi cứ reo liên hồi. Tôi không ngờ cộng đồng khoa học lại đón nhận khám phá này đến vậy,” nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Pedro Bernardinelli tại Đại học Washington cho biết. Anh khám phá ra sao chổi này vào tuần cuối cùng của nghiên cứu tiến sĩ tại Đại học Pennsylvania cùng với cố vấn lúc bấy giờ là Gary Bernstein. “Nói chung là tôi thấy cảm xúc lắm.”
Ước tính mới nhất cho rằng nhân sao chổi rộng khoảng 93 dặm (150 km). Đó là kích thước ước tính lớn nhất của một sao chổi từ trước đến nay. Trái lại, sao chổi 67P/Churyumov–Gerasimenko mà tàu vũ trụ Rosetta của Cơ quan Vũ trụ châu Âu bay quanh từ năm 2014 đến 2016 chỉ rộng khoảng 2,5 dặm.
“Chúng ta đang đi từ những sao chổi có kích thước bằng một thành phố đến những sao chổi bằng hòn đảo,” nhà thiên văn học Michele Bannister tại Đại học New Zealand nhận định. Kích thước của sao chổi Bernardinelli-Bernstein thậm chí có thể xếp ngang hàng với một số “đại sao chổi” trong lịch sử, kể cả sao chổi rất sáng, và có lẽ rất lớn, đã chu du vào bên trong hệ mặt trời năm 1729.
Trong vòng 10 năm tới, Bernardinelli-Bernstein sẽ ngày càng sáng hơn khi nó bay vào trong hệ mặt trời, ném bom bổ nhào vào mặt phẳng quỹ đạo của các hành tinh từ bên dưới. Sao chổi này sẽ tiến đến gần nhất vào ngày 20/1/2031, là khi nó cách mặt trời khoảng 1 tỷ dặm theo dự kiến, xa hơn khoảng cách trung bình của sao Thổ một chút. Sau đó nó sẽ rút lui dần về vùng ngoại biên hệ mặt trời, và ít nhất vẫn có thể quan sát được đến những năm 2040, có khi là lâu hơn.
Dựa vào lượng khí mà Bernardinelli-Bernstein giải phóng khi băng của nó bốc hơi dưới sức nóng của mặt trời, sao chổi này có thể sáng như mặt trăng Titan lớn nhất của sao Thổ trên bầu trời đêm. Nếu vậy, ta có thể nhìn thấy sao chổi này vào năm 2031 qua một kính viễn vọng đủ tốt đặt ở sân sau.
Nhưng đáng chú ý là khoảng cách của Bernardinelli-Bernstein với mặt trời lúc phát hiện lần đầu. Thiên thể băng này đến từ đám mây Oort, một đám mây bụi hình cầu khổng lồ gồm nhiều thiên thể xung quanh mặt trời xa hơn Trái Đất hàng ngàn lần.
Theo tính toán của các nhà thiên văn học, sao chổi này phải mất hàng triệu năm để quay quanh mặt trời. Chỉ có 3 sao chổi “chu kỳ dài” như vậy từng được khám phá đang rời khỏi đám mây Oort, và Bernardinelli-Bernstein được phát hiện khi nó vẫn còn cách xa hơn 2,7 tỷ dặm, một kỷ lục đối với sao chổi. Vì được phát hiện khá sớm, các nhà thiên văn học thời nay sẽ có cơ hội làm sáng tỏ những bí ẩn về nó.
Chấm sáng trên trời đêm
Bernardinell-Bernstein thu hút sự chú ý của nhân loại nhờ vào máy ảnh kỹ thuật số cực nhạy được lắp đặt trên kính viễn vọng Blanco rộng 13 bộ, là một phần của Đài quan sát Cerro Tololo Inter-American tại hoang mạc Atacama, Chile.
Chiếc máy ảnh này không dùng để tìm các thiên thể ở xa hệ mặt trời, mà nó là nguồn dữ liệu then chốt cho Khảo cứu Năng lượng tối, một nỗ lực thu thập 80.000 khung trời đêm phương nam xuất hiện từ năm 2013 đến 2019. Bộ dữ liệu này đã thay đổi nhiệm vụ tìm hiểu về năng lượng tối của các nhà khoa học, vốn là một lực bí ẩn chi phối sự giãn nở đang gia tăng của vũ trụ. Nhưng những bức ảnh được chụp để nghiên cứu năng lượng tối và các hiện tượng vũ trụ khác cũng có thể được dùng để khám phá các thiên thể gần với Trái Đất hơn.
Đối với nghiên cứu tiến sĩ của mình, mục tiêu của Bernardinelli là sử dụng những bức ảnh Khảo cứu Năng lượng tối để tìm ra các thiên thể chưa được khám phá có quỹ đạo quanh mặt trời nằm ngoài sao Hải Vương. Ông phải đối mặt với một thách thức lớn. Mỗi bức ảnh khổng lồ đến mức hiển thị chỉ một bức ở độ phân giải đầy đủ cần phải có mạng lưới gồm 275 tivi HD. Bernardinelli đã lùng sục hàng chục ngàn bức ảnh ấy để tìm những chấm sáng chỉ rộng một vài pixel.
Để thành công trong cuộc săn lùng này, Bernardinelli đã viết mã máy tính tìm kiếm những chấm sáng di chuyển trên nền trời của những ngôi sao xa trong những bức ảnh của Khảo cứu Năng lượng tối. Sáu tháng tính toán cật lực, chạy khoảng 200 máy tính tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi tại Illinois, rút ngắn bộ dữ liệu khổng lồ này thành một danh sách cuối cùng gồm 817 thiên thể mới phát hiện có quỹ đạo không trùng khớp với bất kỳ thiên thể nào trong hệ mặt trời. Ở bước cuối cùng, Bernardinelli và Bernstein kiểm tra danh sách bằng tay để đảm bảo đoạn mã hoạt động chính xác.
Đó là khi họ để ý thấy một thiên thể sáng tương đương một số hành tinh rộng 100 dặm nằm ngoài sao Hải Vương, nhưng với quỹ đạo cực hạn đó nghĩa là nó hẳn phải có nguồn gốc cách mặt trời hàng tỷ dặm, giống hệt một sao chổi chu kỳ dài.
Tìm thấy sao chổi đó là “là một câu hỏi nan giải như mò kim đáy bể,” Bernstein cho biết. “Nhưng chúng tôi đã tìm ra nó, cảm giác như bay trên chín tầng mây!”
Hướng kính viễn vọng đến Bernardinelli-Bernstein
Bernardinelli và Bernstein nộp bằng chứng về sao chổi đến Trung tâm Tiểu hành tinh ở Cambridge, Massachusetts, là kho lưu trữ chính thức của thế giới về quỹ đạo sao chổi, tiểu hành tinh và các thiên thể nhỏ khác trong hệ mặt trời. Ngày 19/6, trung tâm xác nhận rằng thiên thể này là một phát hiện mới. Năm ngày sau, thiên thể được xác nhận là sao chổi và được đặt tên là Bernardinell-Bernstein để tri ân công lao của bộ đôi.
Tin tức về khám phá sao chổi nhanh chóng lan rộng. Chỉ trong vài ngày, các nhà thiên văn học trên toàn thế giới đã bắt đầu chuyển hướng kính viễn vọng về phía ngôi sao chổi đang đến và lùng sục các kho lưu trữ tìm kiếm những bức ảnh về nó đã bị bỏ qua. Các nhà nghiên cứu chẳng mấy chốc nhận thấy sao chổi ấy đã ở trong dữ liệu lưu trữ từ năm 2010, cải thiện độ chính xác quỹ đạo đã biết của nó.
Trong vòng 24 giờ sau khi công bố, nhiều nhóm các nhà thiên văn học đã xác nhận sao chổi đang giải phóng đủ lượng bụi và khí để tạo thành đuôi sao chổi rõ nét, mặc dù nó vẫn còn cách mặt trời hơn 2 tỷ dặm.
Sao chổi không giải phóng nhiều vật chất trước khi chúng gặp sức nóng của mặt trời, khiến những hợp chất đóng băng thăng hoa trực tiếp thành khí. Tuy nhiên, Bernardinell-Bernstein dường như rất giàu “chất bay hơi” tạo khí, bắt đầu thăng hoa ngay cả khi đang ở không gian lạnh buốt ngoài sao Hải Vương. Các nhà quan sát cho rằng thiên thể này không mất nhiều thời gian để nóng lên trong hệ mặt trời khi nó bay qua, tạo nên vẻ nguyên sơ hấp dẫn.
Nhiều manh mối hơn về đuôi sao chổi đến từ những bức ảnh được chụp năm 2018 và 2020 của TESS, một kính viễn vọng vũ trụ săn hành tinh lạ do NASA vận hành cũng đã chụp được những bức ảnh về sao chổi đang bay đến. Kỳ lạ là, trong dữ liệu của TESS, sao chổi này sáng hơn rất nhiều so với ảnh của Khảo cứu Năng lượng tối. Nhóm nghiên cứu phát hiện thấy pixel của TESS bao phủ những khu vực bầu trời rộng hơn so với pixel của Khảo cứu Năng lượng tối, nghĩa là sao chổi này hẳn đã giải phóng một chiếc đuôi khổng lồ và khuếch tán cực rộng.
Bernardinelli và Bernstein xem xét lại dữ liệu của Khảo cứu Năng lượng tối, sắp xếp nhiều bức ảnh của sao chổi cùng tên mình để tìm cách xác định đuôi nó. Cuối cùng, họ nhận thấy một tín hiệu nhỏ nhoi ẩn giấu trong dữ liệu, và biết được rằng sao chổi này đã bắt đầu giải phóng khí khi ở cách mặt trời 2,4 tỷ dặm, xa hơn trung bình gần 40% so với sao Thiên Vương.
Bằng cách theo dõi đuôi sao chổi thay đổi thế nào theo thời gian, và độ sáng hơn của sao chổi khi nó đến gần mặt trời, nhóm của Bernardinelli có thể bắt đầu lập mô hình hoá học của sao chổi. Căn cứ mức độ yếu ớt của ánh sáng mặt trời ở khoảng cách cực xa này, họ nhận thấy sao chổi hẳn đang giải phóng khí cacbon dioxit hoặc nito.
“Ngầu quá đi chứ? Chúng tôi có thể quan sát thiên thể này cách xa nửa đường đến hệ mặt trời… và chúng tôi có thể suy luận chắc chắn về thành phần của nó,” đồng tác giả nghiên cứu Ben Montet cho biết. “Tuyệt vời làm sao khi ta có thể làm được với rất ít photon.”
Tương lai tươi sáng
Các nhà khoa học đã và đang suy nghĩ xem sẽ viếng thăm Bernardinelli-Bernstein bằng phi thuyền thế nào. Cho đến nay, chưa có sứ mệnh chính thức nào được đưa ra, nhưng nếu các cơ quan vũ trụ trên thế giới hành động gấp rút, một sứ mệnh có thể ngăn chặn sao chổi vào năm 2033 nếu nó được triển khai trước năm 2029.
Các nhà nghiên cứu cũng tích cực giải mã những chuyến chu du trong quá khứ của sao chổi này qua hệ mặt trời để xác định nó bị mặt trời thay đổi thế nào. Tính toán của nhóm Bernardinelli và Bernstein cho rằng năm 2031, sao chổi này sẽ ở gần mặt trời nhất, và tiến đến mặt trời trong ít nhất 3 triệu năm nữa.
Tuy nhiên, tìm hiểu sâu hơn vào quá khứ không hề dễ dàng. Các sao chổi của đám mây Oort ở quá xa, quỹ đạo của chúng có thể bị biến dạng bởi những ngôi sao bay qua, nghĩa là khi lập mô hình quỹ đạo của chúng cần phải lập biểu đồ chuyển động của những ngôi sao trong Dải Ngân Hà. Dữ liệu mới cho thấy một ngôi sao gây rối có thể cản trở nỗ lực truy nguyên quỹ đạo của sao chổi.
Trong vài năm, các nhà nghiên cứu đã biết được khoảng 2,8 triệu năm trước, một ngôi sao giống mặt trời là HD 7977 đã bay qua hệ mặt trời. Nhưng không ai biết chính xác nơi nó bay qua. Trong nghiên cứu mới được nộp cho tạp chí Thiên văn học & Vật lý thiên văn, hai nhà nghiên cứu Piotr Dybczyński và Sławomir Breiter từ Đại học Adam Mickiewicz, Phần Lan đã nhận thấy chúng ta thậm chí còn không biết HD 7977 bay qua mặt nào của hệ mặt trời.
Sự mông lung đó nghĩa là lực hấp dẫn của ngôi sao đối với những sao chổi của đám mây Oort chưa được hiểu rõ, với hệ quả chính là Bernardinelli-Bernstein lần cuối chu du vào hệ mặt trời là khi nào và nó đã đến gần mặt trời bao nhiêu.
Các quan sát khi sao chổi đến gần hơn có thể cũng thay đổi kích thước dự kiến của nó. Ước tính 93 dặm dựa trên độ sáng hiện tại của sao chổi, cũng như mô hình bụi khí mà sao chổi giải phóng. Nhưng tính toán kích thước sao chổi bằng phương pháp này là một việc khó. Nếu mô hình giải phóng khí của sao chổi không hoàn chỉnh, nhân của nó có thể trông to hơn so với thực tế.
Nhà nghiên cứu động lực học của sao chổi Luke Dones cho biết, “Họ đã làm một việc đáng kinh ngạc, nhưng tôi nghĩ có thể thiên thể đó hoá ra lại nhỏ hơn một chút so với phát biểu của họ.”
Tin tốt là Bernardinelli-Bernstein mang đến cho các nhà thiên văn học trên thế giới một điều xa xỉ hiếm có: thời gian. Đài thiên văn Vera C. Rubin ở Chile, sẽ đi vào hoạt động năm 2023, sẽ có thể theo dõi thiên thể này trong ít nhất 10 năm nữa, có khi là lâu hơn. Trong quá trình đó, kính viễn vọng tân tiến ấy sẽ thay đổi cách nhìn của chúng ta về hệ mặt trời, và có thể khám phá ra nhiều sao chổi hơn như Bernardinelli-Bernstein.
Cùng lúc đó, khi sao chổi vừa được khám phá này đang trên đường đến với chúng ta, các nhà khoa học và người dân trên khắp thế giới sẽ có thể chuyển hướng kính viễn vọng đến bầu trời đêm và quan sát một vị khách phi thường: một tinh cầu băng khổng lồ kéo theo một chiếc đuôi mờ ảo to bự phía sau. “Đó sẽ là một khung cảnh ngoạn mục lắm đây,” Montet cho biết.
Dịch bởi Kenhsinhvien.vn
(Theo National Geographic)
(Theo National Geographic)
