Sử dụng hệ thống kính thiên văn lớn dùng cho bước sóng milimet và hạ milimet Atacama (ALMA), các nhà thiên văn học đã quan sát được cực kỳ chi tiết về một thành viên rất xa của Hệ Mặt Trời được phát hiện cách đây chưa lâu. Đó là thiên thể cỡ hành tinh 2014 UZ224, còn được biết đến với cái tên là DeeDee.
Nằm ở khoảng cách gấp 3 lần khoảng cách từ Mặt Trời tới Pluto hiện nay, DeeDee là TNO xa thứ hai từng được biết tới và xác nhận quỹ đạo (TNO: những thiên thể trong Hệ Mặt Trời có quỹ đạo xa hơn Sao Hải Vương). Thiên thể duy nhất ở xa hơn nó đã được xác nhận quỹ đạo là hành tinh lùn Eris. Các nhà thiên văn học ước tính rằng có hàng vạn thiên thể băng như vậy ở vùng ngoài của Hệ Mặt Trời với quỹ đạo xa hơn Sao Hải Vương.
Dữ liệu mới của ALMA mới đây đã lần đầu tiên hé lộ rằng DeeDee có đường kính khoảng 635 km, tức là khoảng hai phần ba đường kính của hành tinh lùn Ceres - thiên thể lớn nhất trong vành đai tiểu hành tinh. Với kích thước đó, DeeDee có đủ khối lượng để có dạng cầu, tức là đủ để các nhà thiên văn học coi nó là một hành tinh lùn, mặc dù tới nay nó vẫn chưa chính thức được gọi như thế.
"Xa hơn Pluto rất nhiều là một vùng nhiều những thiên thể dạng hành tinh đến đáng kinh ngạc. Một số khá nhỏ nhưng một số khác có kích thước tương đương với Pluto và thậm chí có thể lớn hơn," David Gerdes - nhà khoa học tại Đại học Michigan và là tác giả chính của bài báo đã công bố trên Astrophysical Journal Letters - nói. "Vì những thiên thể này rất xa và mờ nhạt, rất khó cho dù chỉ để xác định chúng chứ chưa nói đến nghiên cứu chi tiết. Tuy nhiên, ALMA có những khả năng độc đáo cho phép chúng tôi nghiên cứu những chi tiết đáng chú ý về những thế giới xa xôi này."
Hiện tại, DeeDee cách Mặt Trời khoảng 92 AU. Một AU (đơn vị thiên văn) là khoảng cách trung bình từ Trái Đất đến Mặt Trời, khoảng 150 triệu km. Ở khoảng cách khổng lồ này, DeeDee cần tới hơn 1.100 năm để hoàn thành một chu kỳ quỹ đạo của nó. Ánh sáng từ thiên thể này phải mất 13 giờ để tới được Trái Đất.
Gerdes và nhóm của ông đã công bố việc khám phá DeeDee vào mùa thu năm 2016. Họ tìm thấy nó nhờ sử dụng kính thiên văn Blance đường kính 4 mét tại Đài quan sát Cerro Tololo Inter-American tại Chile trong khi thực hiện một phần của những quan sát liên tục thuộc Khảo sát năng lượng tối - một khảo sát quang học thực hiện trên 12% diện tích bầu trời để tìm kiếm và hiểu về thứ bí ẩn gây ra sự giãn nở gia tốc của vũ trụ (Đọc bài: Vật chất tối và năng lượng tối).
Khảo sát năng lượng tối mang lại một số lượng khổng lồ những bức ảnh thiên văn, đưa tới cho các nhà thiên văn cơ hội để đồng thời tìm kiếm những thiên thể xa của Hệ Mặt Trời. Việc tìm kiếm ban đầu bao gồm 15.000 bức ảnh, xác định được hơn 1,1 tỷ ứng viên thiên thể. Một tỷ lệ lớn trong con số này sau đó được loại trừ do xác định rằng chúng là các sao hay thậm chí là những thiên hà ở xa. Tuy nhiên có một tỷ lệ nhỏ đã được quan sát thấy chuyển động chậm chạp qua bầu trời, đó là dấu hiệu của các TNO.
Một thiên thể như thế đã được xác định nhờ 12 bức ảnh khác nhau. Các nhà thiên văn đã đặt biệt danh cho nó là DeeDee, xuất phát từ cách đọc tắt của Distant Dwarf (hành tinh lùn xa xôi).
Dữ liệu quang học từ kính thiên văn Blanco cho phép các nhà thiên văn đo được khoảng cách và đặc điểm quỹ đạo của DeeDee, nhưng họ không xác định được kích thước và các đặc điểm vật lý khác của nó. Có thể DeeDee là một thành viên tương đối nhỏ của Hệ Mặt Trời chúng ta nhưng có độ phản chiếu đủ để ánh sáng phản xạ trên bề mặt của nó tới được Trái Đất. Ngược lại, DeeDee có thể là một thiên thể lớn và tối, nó phản xạ ít ánh sáng nên chỉ có một phần nhỏ ánh sáng tới được chúng ta. Cả hai kịch bản này đều dẫn tới dữ liệu quang học như nhau.
ALMA là hệ thống kính quan sát vũ trụ tối và lạnh, nó có thể xác định bức xạ nhiệt - dưới dạng ánh sáng (bức xạ điện từ) ở nước sóng milimet - phát ra từ những thiên thể lạnh trong không gian. Tín hiểu nhiệt từ một thiên thể xa xôi của Hệ Mặt Trời tỷ lệ thuận với kích thước của nó.
"Chúng tôi tính ra rằng thiên thể này cực lạnh, chỉ khoảng 30K, tức là chỉ ở trên mức 0 độ tuyệt đối một chút," Gerdes nói.
Ánh sáng biểu kiến phản xạ từ DeeDee mờ nhạt như ánh sáng của một ngọn nến khi bạn nhìn nó từ khoảng cách bằng một nửa quãng đường từ chúng ta tới Mặt Trăng. Nhưng ALMA có thể xác định được tín hiệu nhiệt từ thiên thể này và đo được độ sáng của nó ở bước sóng milimet. Việc này cho phép các nhà thiên văn xác định rằng nó chỉ phản xạ 13% ánh sáng Mặt Trời mà nó nhận được. Đó là độ phản chiếu tương đương với một vết bẩn khô trên một quả bóng chày đang dùng trong trận đấu.
Bằng việc so sánh những quan sát của ALMA với dữ liệu quang học trước đây, các nhà thiên văn học có được thông tin cần thiết để tính ra kích thước của thiên thể.
Những thiên thể như DeeDee là những thứ còn lại từ giai đoạn hình thành của Hệ Mặt Trời. Quỹ đạo và đặc điểm vật lý của chúng hé lộ những chi tiết qua trọng về sự hình thành của các hành tinh, trong đó có Trái Đất của chúng ta.
Khám phá này thực sự rất thú vị bởi nó cho thấy việc phát hiện những thiên thể ở rất xa và chuyển động chậm trong Hệ Mặt Trời của chúng ta là hoàn toàn có thể. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng chính những ký thuật này có thể được sử dụng để phát hiện Hành tinh thứ Chín rất có thể nằm xa hơn cả DeeDee và Eris.
"Vẫn còn những thế giới mới để khám phá ngay trong 'sân nhà' của chúng ta," Gerdes kết luận. "Hệ Mặt Trời là một nơi giàu có và phức tạp."
Tuấn Phong
Theo Science Daily
