Du khách liên sao 3I/Atlas xác nhận đường thoát khỏi Hệ Mặt trời với tốc độ 57 km/giây

Cộng đồng thiên văn toàn cầu đang để mắt đến một sứ giả mới, nhanh chóng từ một hệ sao khác. Được xác định là 3I/Atlas, vật thể này đang băng qua vùng lân cận vũ trụ của chúng ta với tốc độ ấn tượng 57 km/giây, tự củng cố thành vị khách liên sao thứ ba từng được khoa học xác nhận.

Sự ra đi của nó là một sự kiện hiếm hoi và nhất thời. Quỹ đạo của 3I/Atlas được phân loại là hyperbol, một dấu hiệu quỹ đạo đảm bảo nó thoát khỏi lực hấp dẫn của Mặt trời một cách dứt khoát. Không giống như sao chổi và tiểu hành tinh có nguồn gốc từ hệ thống của chúng ta, nó sẽ không quay trở lại, tiếp tục hành trình xuyên qua không gian liên thiên hà rộng lớn.

Phát hiện này tiếp theo sau phát hiện của 1I/’Oumuamua vào năm 2017 và 2I/Borisov vào năm 2019. Mỗi vật thể này cung cấp một cửa sổ duy nhất để nghiên cứu các vật liệu được rèn xung quanh các ngôi sao khác, cung cấp manh mối có giá trị về sự hình thành và thành phần hóa học của các hệ hành tinh xa xôi.

Điều gì định nghĩa một vị khách giữa các vì sao

Các thiên thể như 3I/Atlas được coi là những kẻ du mục vũ trụ thực sự, có nguồn gốc từ các hệ sao vượt xa hệ thống của chúng ta. Các tương tác hấp dẫn phức tạp, chẳng hạn như ảnh hưởng của các hành tinh khổng lồ lên hệ thống nhà của chúng, được cho là đã đẩy chúng vào không gian sâu hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ năm trước.

Bằng chứng chính xác nhận nguồn gốc ngoài hệ mặt trời của nó là sự kết hợp giữa tốc độ cao và quỹ đạo của nó. Các thông số này không phù hợp với quỹ đạo bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn đối với Mặt trời, cho thấy rằng chúng chỉ đi ngang qua, trong một cuộc chạm trán tình cờ với hệ thống của chúng ta.

Cơ chế của quỹ đạo hyperbol

Quỹ đạo hyperbol là đặc điểm nổi bật của một vật thể có động năng lớn hơn lực hấp dẫn mà hệ thống cố gắng áp đặt. Trong trường hợp của 3I/Atlas, tốc độ đi vào của nó đã quá cao khiến lực hấp dẫn của Mặt trời không thể làm nó chậm lại và bắt nó theo một quỹ đạo hình elip khép kín.

Mặt trời hoạt động giống như một súng cao su hấp dẫn cực mạnh, làm thay đổi hướng của sao chổi và làm cong đường đi của nó. Tuy nhiên, sự tương tác này không đủ để đánh cắp năng lượng cần thiết để bẫy nó, khiến vật thể chỉ bị chệch hướng trước khi tiếp tục hành trình.

Các mô hình tính toán nâng cao là cần thiết để lập bản đồ chính xác sự tương tác này. Các nhà thiên văn học sử dụng những mô phỏng này để dự đoán đường đi chính xác mà 3I/Atlas sẽ đi khi nó rời khỏi vùng lân cận vũ trụ của chúng ta vĩnh viễn, cung cấp bản ghi chi tiết về hành vi động của nó.

Tốc độ trong quan điểm thiên văn

Tốc độ 57 km/s được ghi nhận cho 3I/Atlas khiến nó trở thành một trong những loại du khách nổi bật giữa các vì sao đã biết. Giá trị này cao hơn đáng kể so với những giá trị trước đó, vốn đã được coi là cực kỳ nhanh theo tiêu chuẩn của Hệ Mặt trời của chúng ta.

Vật thể đầu tiên, 1I/’Oumuamua, được phát hiện đang di chuyển với tốc độ khoảng 26 km/s so với Mặt trời. Sao chổi thứ hai, 2I/Borisov, có tốc độ khoảng 33 km/s, chứng tỏ sự đa dạng về năng lượng mà các vật thể này có thể bị đẩy ra khỏi hệ thống ban đầu của chúng.

Để so sánh, ngay cả các sao chổi chu kỳ dài có nguồn gốc từ Đám mây Oort, ranh giới xa nhất trong hệ thống của chúng ta, cũng chỉ đạt tốc độ tương tự tại điểm tiếp cận tối đa với Mặt trời (điểm cận nhật).

Tuy nhiên, điểm khác biệt cơ bản là quỹ đạo của chúng có hình elip và khép kín. Điều này đảm bảo rằng, mặc dù có tốc độ cao nhất thời, chúng vẫn bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn của Mặt trời và cuối cùng quay trở lại sau hàng nghìn hoặc hàng triệu năm.

Tiết lộ bố cục thông qua ánh sáng

Một trong những mục tiêu chính của chiến dịch quan sát 3I/Atlas là phân tích chi tiết thành phần hóa học của nó, một nhiệm vụ được thực hiện chủ yếu thông qua quang phổ. Kỹ thuật này bao gồm việc phân hủy ánh sáng mặt trời do vật thể phản chiếu thành các màu sắc hoặc bước sóng khác nhau. Trong quang phổ này, các nhà thiên văn học có thể xác định các “dấu hiệu” hóa học của các nguyên tố và phân tử hiện diện cả trên bề mặt đá và trong trạng thái hôn mê, đám mây khí và bụi hình thành xung quanh hạt nhân do nhiệt mặt trời. Mục tiêu là lập bản đồ sự hiện diện của nước đá, carbon monoxide và dioxide, cũng như các hợp chất hữu cơ phức tạp.

Dữ liệu được thu thập rất quan trọng để hiểu được sự đa dạng hóa học của Dải Ngân hà. Bằng cách so sánh sự phong phú của các nguyên tố trong 3I/Atlas với các nguyên tố được tìm thấy trong sao chổi trong Hệ Mặt trời của chúng ta, các nhà khoa học có thể suy ra liệu môi trường sao nơi nó hình thành có giống hay khác biệt hoàn toàn với môi trường của chúng ta hay không. Mỗi quang phổ thu được hoạt động giống như dấu vân tay, cung cấp manh mối về điều kiện nhiệt độ, áp suất và bức xạ của hệ hành tinh quê hương của nó, đồng thời giúp xây dựng một mô hình hoàn chỉnh hơn về cách các hành tinh hình thành ở các phần khác của thiên hà.

Tiền lệ tăng tốc dị thường

Chuyến đi của vị khách liên sao đầu tiên, 1I/’Oumuamua, vào năm 2017, đã để lại một bí ẩn vẫn gây ra những cuộc tranh luận gay gắt trong cộng đồng khoa học: vật thể này có một gia tốc nhỏ nhưng rõ ràng trên quỹ đạo thoát ra của nó mà không thể giải thích chỉ bằng lực hấp dẫn của Mặt trời và các hành tinh. Gia tốc phi hấp dẫn này tạo ra một số giả thuyết, từ giả thuyết thông thường nhất đến kỳ lạ nhất. Lời giải thích được chấp nhận nhiều nhất hiện nay là sự nóng lên của mặt trời gây ra sự thăng hoa của các loại khí, chẳng hạn như hydro phân tử bị mắc kẹt trong nước đá, được giải phóng khỏi bề mặt của nó một cách không đồng đều. Những tia khí này sẽ hoạt động giống như những động cơ đẩy nhỏ, đẩy vật thể một cách tinh vi và làm thay đổi đường đi của nó. Vì lý do này, các quan sát về 3I/Atlas được theo dõi với sự chú ý ngày càng tăng, khi các nhà khoa học tìm cách xác minh xem liệu nó có biểu hiện hành vi tương tự hay không. Việc phát hiện bất kỳ gia tốc bất thường nào trong 3I/Atlas, đặc biệt nếu đi kèm với việc quan sát tình trạng hôn mê khí, có thể củng cố giả thuyết thăng hoa và giúp giải quyết bí ẩn về ‘Oumuamua.

Tầm quan trọng của việc giám sát liên tục

Nghiên cứu về 3I/Atlas thể hiện một cuộc chạy đua thực sự với thời gian của thiên văn học. Khi vật thể di chuyển ra xa Mặt trời và Trái đất, độ sáng của nó giảm đáng kể, khiến việc quan sát ngày càng khó khăn. Mỗi photon ánh sáng được thu giữ và mỗi phép đo vị trí của nó đều quan trọng trong việc mở rộng kiến ​​thức của chúng ta về sự hình thành và tiến hóa của các hệ hành tinh ngoài hệ hành tinh của chúng ta, mang đến cái nhìn thoáng qua hiếm hoi về vật chất tạo nên các thế giới khác trong thiên hà.