New Horizons và hành trình đi tìm chân trời mới tới Diêm Vương tinh

Mất đến hơn 9 năm bay "mòn mỏi" trong không gian, sau cùng vào ngày hôm qua, 14/7, tàu vũ trụ New Horizons của NASA (Mỹ) đã tiếp cận được một trong những thiên thể xa nhất của hệ Mặt Trời, sao Diêm Vương (Pluto).

Câu chuyện về Pluto

Pluto lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1930 và được xem là hành tinh thứ 9 của hệ Mặt Trời, sau Neptune (sao Hải Vương). Tuy vậy đến những năm cuối của thập niên 90 thế kỷ trước, Pluto bị đặt câu hỏi liệu nó có đủ "chuẩn" của một hành tinh thông thường hay không, vì kích thước khá nhỏ bé của mình. Thiên thể này có thể tích chỉ bằng 1/3 Mặt Trăng của Trái Đất và khối lượng chỉ bằng 1/6. Điều đó có nghĩa nếu Mặt Trăng và Pluto bay cạnh nhau, thì tinh cầu nhỏ hơn sẽ trở thành vệ tinh cho "Chị Hằng".

(*) Sao là một từ gây nhầm lẫn trong tiếng Việt. Do vấn đề lịch sử, mọi thiên thể phát sáng trên bầu trời đều được gọi là "sao", như sao chổi, sao Hoả, sao Mộc... Song trong thiên văn, chỉ những tinh cầu tự phát sáng dựa trên phản ứng nhiệt hạch như Mặt Trời mới được gọi là sao (star). Những thiên thể bay quanh chúng mà không tự phát sáng là các hành tinh (planet). Trên thực tế sao Mộc, sao Hoả... đều là hành tinh và ánh sáng của chúng là sự phản chiếu lại ánh sáng từ Mặt Trời. Do vậy trong bài viết này, chúng tôi sẽ hạn chế dùng từ "sao" khi nói về các hành tinh.

So sánh kích thước của Trái Đất, Mặt Trăng và Pluto (đỏ)

Đặc biệt đến 2005, khi Eris được phát hiện thì ngôi vị "hành tinh thứ 9" của Pluto càng trở nên lung lay hơn. Tuy Eris có kích thước nhỏ hơn, nhưng khối lượng lại lớn hơn Pluto tới 27%. Do vậy Liên hiệp Thiên văn Quốc tế (IAU) đã quyết định xếp Pluto cùng Eris và Pluto cùng những tinh cầu có tính chất tương tự vào nhóm "hành tinh lùn" (dwarf planet) vì chúng không đạt điều kiện để trở thành hành tinh "chuẩn". Hệ Mặt Trời từ đấy chỉ còn 8 hành tinh "chuẩn".

Một hành tinh "chuẩn" theo định nghĩa của IAU phải là một thiên thể có quỹ đạo xoay quanh Mặt Trời (hoặc ngôi sao/chùm sao mẹ); có khối lượng đủ lớn để trọng lượng của nó đủ "ép" nó thành khối cầu (hoặc gần cầu); và có một khoảng không gian xung quanh quỹ đạo rõ ràng (cleared the neighbourhood) không trùng lặp với thiên thể khác (vốn không phải là vệ tinh của nó). Hành tinh "lùn" là những thiên thể đáp ứng được 2 điều trên, song lại không có không gian quỹ đạo rõ ràng (vì bị đan xen với thiên thể khác). Ngoài ra, hành tinh "lùn" phải không là vệ tinh của một hành tinh khác.

Vành đai Kuiper (xanh) là nơi có nhiều hành tinh lùn và thiên thạch "cư ngụ"

Những thiên thể còn lại, trừ vệ tinh nhân tạo, không đạt được các tiêu chí trên, được xem là các vật thể trôi nổi trong hệ Mặt Trời. Đây chính là tiền thân của các sao chổi hay thiên thạch mà chúng ta vẫn thường nhắc tới. Đặc trưng phổ biến nhất là chúng thường không có dạng cầu vì khối lượng quá nhỏ.

Nhưng tại sao IAU lại đề ra khái niệm hành tinh "lùn", truất ngôi của Pluto? Đó là vì bên ngoài quỹ đạo của Neptune là vành đai Kuiper. Đây là "nhà" của hàng trăm ngàn những thiên thạch với đủ chủng loại khối lượng và hình dạng. Chúng có thể lớn như Pluto, hoặc nặng như Eris, thậm chí hơn. Nhưng vì ở quá xa Mặt Trời, chúng gần như rất mờ nhạt và rất khó nhận biết bằng kính thiên văn.

Danh sách một số hành tinh lùn đã được phát hiện

Ngoài ra như định nghĩa của IAU, chúng không có một không gian quỹ đạo rõ ràng giống Trái Đất, Mars, Jupiter, Neptune, Saturn... để tạo ra một "lãnh thổ" riêng, cho phép quan sát dễ dàng từ xa bằng kính thiên văn. Thêm vào đó, số lượng các thiên thể như thế rất lớn.

Cho tới nay, ước tính có từ hàng trăm đến hàng ngàn các "ứng cử viên" có thể xếp vào hành tinh "lùn". Do vậy nếu chúng vào danh sách hành tinh "chuẩn" sẽ khiến cho SGK trở nên rất dài một cách không cần thiết. Và không hẳn những thiên thể như vậy có thể tồn tại lâu do quỹ đạo của chúng bị chồng lấn lên nhau. Những gì các nhà quan sát ghi nhận trong hôm nay rất có thể là những mảnh vỡ của một thiên thể lớn hơn đã từng bị va đập trước đó.

Và hành trình 4,8 tỷ km đi tìm chân trời mới

Tuy bị gọi là hành tinh "lùn", song không có nghĩa Pluto hay Eris hay những thiên thể tương tự không có ý nghĩa để nghiên cứu. Nằm trong vành đai Kuiper, việc tìm hiểu Pluto sẽ giúp các nhà khoa học hiểu hơn về bản thân tinh cầu này nói riêng cũng như lịch sử của của hệ Mặt Trời nói chung.

Trên thực tế, dù đã có thể nhìn về quá khứ vũ trụ tới hơn 13 tỷ năm trước nhưng chúng ta vẫn chưa chắc chắn được toàn bộ về hệ sao nơi mà mình đang sống. Sự sống của Trái Đất đến từ đâu, vật chất ở vành đai Kuiper là gì, liệu có tồn tại hành tinh "chuẩn" thứ 9 nào khác hay không... mọi thứ vẫn chỉ là giả thuyết.

Pluto và các vệ tinh của mình

Vì thế, vào ngày 20/1/2006, chỉ một năm sau khi Pluto bị "tước quyền công dân", Cơ quan Hàng không Vũ trụ Quốc gia (Mỹ) đã phóng lên tàu không gian New Horizons từ căn cứ không quân Cape Canaveral, Florida. New Horizons mang trên sứ mệnh tiếp cận với Pluto cũng như các vệ tinh của nó. Tuy "lùn" nhưng Pluto "đèo bòng" tới 5 "cô vợ" Charon, Styx, Nix, Kerberos và Hydra. Trong những tấm ảnh mới đây nhất do New Horizons chụp, là hình ảnh của Pluto và "vợ cả" Charon được phát hiện ra lần đầu vào 1978. Các vệ tinh khác lần lượt được khám phá sau đấy.

Song nhiệm vụ của New Horizons chưa dừng ở đấy. Sau khi vượt qua Pluto và các vệ tinh, tàu không gian này sẽ tiếp tục hành trình của mình tiến vào vành đai Kuiper. Nơi đó nó sẽ tiếp cận với các thiên thể khác và thu thập thêm nhiều thông tin hơn, giúp các nhà khoa học hiểu hơn về sự hình thành của hệ Mặt Trời.

Toàn bộ hành trình của New Horizons (Click vào hình để xem ảnh gốc)

Hành trình của New Horizons trên thực tế không có nhiều "biến cố". Sau khi được phóng lên từ Trái Đất, con tàu được tiếp cận lần lượt với Mặt Trăng rồi Jupiter, hành tinh lớn nhất của hệ Mặt Trời. Từ đây, con tàu được "tăng tốc" nhờ lực hút trọng trường của hành tinh này (slingshot) để giảm thiểu thời gian du hành. Tốc độ của New Horizons được thêm 14.000 km/h sau lần tiếp cận đó.

Biến cố duy nhất mà con tàu này gặp là nó vô tình "sượt ngang" một thiên thạch có đường kính 2,3 km ở cự ly hơn 100 km vào ngày 13/6/2006, trước khi gặp gỡ Jupiter. Song chuyến du hành hoàn toàn vô sự suốt khoảng thời gian sau đấy.

Clip về hành trình của New Horizons

Những tín hiệu đầu tiên

Tuy bay "ròng rã" suốt 9,5 năm hành trình (tương đương với 4,8 tỷ km), nhưng phần lớn thời gian của New Horizons được dùng cho việc... "ngủ" (hibernation). Đó là vì con tàu cần tiết kiệm nhiên liệu để chỉ sử dụng vào những khoảnh khắc đáng giá nhất trong những ngày qua này. Tuy vậy trung bình 50 ngày mỗi năm, NASA lại "đánh thức" New Horizons để kiểm tra lại các thiết bị và đảm bảo chúng vẫn hoạt động tốt.

Bức ảnh mới nhất về Pluto do New Horizons chụp

Điều đáng nói hơn là mặc dù New Horizons chỉ có 30 phút để tiếp cận và thu thập dữ liệu về Pluto, nhưng khối lượng thông tin mà nó tạo ra sẽ mất tới... 16 tháng để tải hết về Trái Đất! Và ở khoảng cách tới 4,8 tỷ km, tín hiệu mà con tàu truyền về tới đây sẽ mất tới 4,5 giờ! Song để khai thác hết 30 phút quý giá ấy, các nhà khoa học sẽ cần cả thập kỷ để giải mã hết mọi thông tin từ New Horizons!

Thông tin trên có nghĩa trước mắt, NASA sẽ không có được mọi câu trả lời cho Pluto. Song chúng ta vẫn có thể có được vài câu chuyện để kể. Ví như "vợ cả" Charon của Pluto, bằng kính thiên văn trên mặt đất, con người gần như không thể nhìn rõ được bộ mặt của vệ tinh này. Nhưng nhờ thiết bị đo quang học/hồng ngoại "Ralph", chúng ta có thể chiêm ngưỡng "dung nhan" của cả 2 dựa vào bức ảnh nêu trên. Tuy vậy bạn cần chú ý - màu trên bức ảnh sau không phải màu thật. Đó chỉ là màu giả (false color) do các nhà khoa học lọc ra nhằm giúp nhìn rõ sự khác biệt về mặt vật liệu trên bề mặt của đối tượng được quan sát.

Ảnh màu sai về Pluto và Charon (Click vào để xem ảnh gốc)

Will Grundy, một trong những phân tích viên trong sứ mệnh New Horizons, thuộc đài quan sát Lowell ở Flagstaff, Arizona, nhận xét: "Những hình ảnh này cho thấy Pluto và Charon thực sự là những thế giới phức tạp. Có rất nhiều thứ vật chất ở dưới đó. Nhóm phân tích vật chất bề mặt của chúng tôi đang làm hết sức có thể nhằm nhận diện các loại vật chất ở những vùng có màu sắc khác nhau trên Pluto cũng như giải mã ra những tiến trình nào đã khiến chúng có mặt tại đấy như ngày nay".

Vào lúc 7h49 EDT ngày 14/7 (tức 18 giờ 49 phút tính theo múi giờ GMT+7), tàu New Horizons bắt đầu tiếp cận Pluto ở vận tốc 49.600 km/h. Mang trên mình 7 thiết bị khoa học, New Horizons ngắt liên lạc với Trái Đất trong suốt 30 phút để thu thập dữ liệu. Cả đội ngũ của sứ mạng đã thở phào nhẹ nhõm khi nhận được "cuộc điện thoại" (phone home) của con tàu vào lúc 21h02 EDT ngày 14/7 (tức 9h02 GMT+7 ngày 15/7). Về cơ bản, nhiệm vụ chính của New Horizons đã kết thúc và nó đang gửi về Trái Đất những thông tin giá trị nhất của mình, trong khoảng 1,4 năm nữa.

Một số ảnh đẹp về New Horizons (Click vào để xem ảnh gốc)

Chúng ta hãy hy vọng New Horizons sẽ không gặp trục trặc nào để công sức 10 năm chờ đợi của NASA được kết những trái ngọt nhất. Và không chỉ thế, con tàu này sẽ còn đem lại nhiều kiến thức bổ ích cho nhân loại khi nó tiến sâu vào vành đai Kuiper, nơi vẫn còn nhiều bí mật đang chờ được khám phá.

Huyền Thế

Tổng hợp