Hầu hết các ngoại hành tinh hiện đều được phát hiện bằng phương pháp vận chuyển truyền thống. Kỹ thuật này có thể được sử dụng để nghiên cứu, thu thập chi tiết thông tin về bầu khí quyển của các ngoại hành tinh. Các quan sát thường được thực hiện dưới ánh sáng khả kiến hoặc hồng ngoại, nhưng nghiên cứu mới đây cho thấy tia X cũng có thể sử dụng để nghiên cứu các ngoại hành tinh. Sự tương tác của gió sao với bầu khí quyển của hành tinh dẫn đến phát xạ tia X sẽ mang tới thông tin về bầu khí quyển.
Việc phát hiện sự chuyển động của ngoại hành tinh ở bước sóng tia X sẽ mang lại cái nhìn sâu sắc hơn về tác động của bức xạ năng lượng cao lên bầu khí quyển phía trên của các hành tinh. Tuy nhiên, hình ảnh về các ngôi sao tương đối mờ với tia X, khiến việc phát hiện sự di chuyển của chúng bằng các kính thiên văn tia X hiện nay trở nên khó khăn. Tính tới hiện tại, chỉ có một ngoại hành tinh (HD~189733~b) được phát hiện thông qua tia X. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tiến hành đánh giá, điều tra khả năng của các đài quan sát sử dụng kính thiên văn tia X để phát hiện các chuyển động của ngoại hành tinh, tập trung vào sử dụng thiết bị NewAthena-WFI và Vệ tinh chụp ảnh tia X nâng cao (AXIS) có khả năng thu thập ở dải năng lượng ánh sáng rộng hơn hiện tại. Các nhà khoa học đã kiểm tra tất cả các hệ thống ngoại hành tinh trong Kho lưu trữ của NASA và thu thập các phép đo, ước tính thông lượng tia X cho từng ngôi sao. Sau đó, họ dự đoán tỷ lệ đếm sao cho cả AXIS và NewAthena cũng như các đường cong ánh sáng mô phỏng, sử dụng giả thuyết thử nghiệm để xác định 15 hành tinh chuyển động được xếp hạng hàng đầu theo tầm quan trọng về tiềm năng khai thác. Các nhà khoa học cũng đánh giá xác suất phát hiện các hành tinh khi bán kính phát tia X biểu kiến bị mở rộng do thoát khí quyển.
Bằng cách kết hợp kính thiên văn tia X lớn với các thiết bị khoa học hiện đại, Athena sẽ giải quyết được các câu hỏi quan trọng trong vật lý thiên văn (Nguồn: ESA)
Hành tinh đầu tiên quay quanh một ngôi sao khác được xác nhận vào năm 1992. Kể từ đó, các nhà thiên văn học trên thế giới đã phát hiện ra hàng nghìn ngoại hành tinh với nhiều điểm khác biệt. Một số là những hành tinh khí khổng lồ như Sao Mộc, một số khác thì nhỏ và nhiều đá giống Trái đất hơn. Vị trí của chúng cũng khác với ngôi sao chủ có một số quỹ đạo hấp dẫn trong vùng có thể sinh sống được, khu vực có khả năng tồn tại nước ở dạng lỏng. Hầu hết các khám phá đều nằm trong quang phổ khả kiến, nhưng việc sử dụng kính thiên văn tia X đã mở ra một cánh cửa mới trong tìm kiếm và hiểu biết của chúng ta về thế giới ngoại hành tinh. Hầu hết các ngoại hành tinh được phát hiện bằng ánh sáng khả kiến đều có xu hướng ở trên quỹ đạo chu kỳ ngắn và do chúng ở gần ngôi sao chủ nên phải chịu mức bức xạ cao. Những mức bức xạ này thường nằm trong phạm vi tia X và tia cực tím, chúng làm nóng các tầng trên của bầu khí quyển hành tinh. Kết quả là khí quyển giãn nở ra ngoài bán kính mà lực hấp dẫn có thể giữ lại và do đó khí bị thoát vào không gian.
Điều thú vị là hiện tượng như vậy mang lại một số vấn đề để nghiên cứu, chẳng hạn như việc thiếu các hành tinh trong phạm vi bán kính 1,5 đến 2 lần Trái Đất và các hành tinh có kích thước bằng Sao Hải Vương trên quỹ đạo có chu kỳ 10 ngày hoặc ít hơn. Có ý kiến cho rằng việc mất đi khí quyển giải thích sự khan hiếm các hành tinh có kích thước giống Sao Hải Vương trên quỹ đạo gần. Tuy nhiên, các tiểu sao Hải Vương có lõi đá, có lực hấp dẫn cao, có thể bám vào bầu khí quyển mặc dù chúng ở rất gần ngôi sao lớn khác. Nghiên cứu bầu khí quyển của các ngoại hành tinh sẽ giúp hiểu được các quá trình này một cách chi tiết hơn. Các sự kiện di chuyển hành tinh được phát hiện bằng tia X là cách hoàn hảo để nghiên cứu sự phát xạ tia X từ các ngoại hành tinh. Tuy nhiên, các sự kiện này khá mờ nhạt, khiến việc quan sát tia X trở nên khó khăn với công nghệ hiện tại.
Nhóm các nhà thiên văn học từ Đại học Michigan do Raven Cilley dẫn đầu đã công bố một bài báo về việc khám phá khả năng của các đài quan sát tia X trong tương lai (như NewAthena và AXIS) nhằm phát hiện nhiều sự kiện chuyển tiếp ngoại hành tinh hơn . Sử dụng dữ liệu từ Kho lưu trữ ngoại hành tinh của NASA, nhóm nghiên cứu lần đầu tiên tìm thấy các mục tiêu khó có thể quan sát và độ sáng tia X ước tính dựa trên độ tuổi, màu sắc và góc quay. Các ngoại hành tinh di chuyển được mô hình hóa giống như chúng xuất hiện trong các quan sát của AXIS và NewAthena, và các nhà nghiên cứu đã xác định được xác suất có thể phát hiện được mỗi lần di chuyển đó bằng cách sử dụng các đường cong ánh sáng mô phỏng. Những ngoại hành tinh không có sự thoát khí quyển sẽ ít có khả năng được phát hiện hơn. Các phát hiện cho thấy khả năng phát hiện tia X truyền qua ngoại hành tinh tăng lên đáng kể nhờ công nghệ mới như AXIS và NewAthena. Khả năng này sẽ giúp nâng cao hiểu biết về các đặc tính của khí quyển ngoại hành tinh ở trạng thái hiện tại và trước đây của chúng, đồng thời cải thiện cơ hội của chúng ta trong việc săn lùng các hành tinh có sự sống.
Từ khóa: tia X; hành tinh;
– CMD –
