Kepler có thể tiếp tục săn tìm ngoại hành tinh nhờ hiệu ứng vi thấu
kính hấp dẫn
Vào tháng trước, kính thiên văn vũ trụ Kepler của NASA đã bất ngờ gặp sự cố với bánh điều hướng khiến con tàu không thể duy trì trạng thái chính xác để tiếp tục sứ mạng săn tìm các ngoại hành tinh (exoplanet). Mọi chuyện tưởng chừng như đã chấm hết với Kepler thì mới đây, 2 nhà nghiên cứu Keith Horne tại trường đại học St. Andrews và Andrew Gould đến từ đại học bang Ohio cho rằng Kepler vẫn có thể tiếp tục sứ mạng bằng cách khai thác hiệu ứng vi thấu kính hấp dẫn.
Trước khi bị hỏng, Kepler đã phát hiện được hơn 3000 ngoại hành tinh và 132 trong số đó đã được xác nhận. Kepler săn tìm các ngoại hành tinh bằng cách đo nhưng thay đổi về độ sáng của một ngôi sao chủ khi có một hành tinh bay ngang (phương pháp qua mặt - transit method). Vì vậy, Kepler cần duy trì độ ổn định cực cao trên quỹ đạo và khả năng kiểm soát chính xác để ghi nhận sự dịch chuyển rất nhanh của ngoại hành tinh với ngôi sao chủ mà nó quay quanh. Với việc bánh điều hướng thứ 2 bị hỏng, Kepler không thể duy trì trạng thái cần thiết để tiếp tục nhiệm vụ. Con tàu hiện tại đang nằng trong chế độ nghỉ để tiết kiệm nhiên liệu cho hệ thống tên lửa đẩy và các tấm pin quang điện vẫn hướng trực diện về phía Mặt Trời.
Trở lại với Horne và Gould, ý tưởng của họ dựa trên thực tế rằng không chỉ có duy nhất một phương pháp để phát hiện các ngoại hành tinh. Kepler vẫn có thể tiếp tục sứ mạng dựa trên hiện tượng vi thấu kính hấp dẫn.
Thấu kính hấp dẫn là một sản phẩm từ thuyết tương đối rộng của Einstein. Theo đó, ánh sáng từ một ngôi sao hay một nguồn phát sẽ bị bẻ cong nếu trên đường đi ánh sáng gặp phải những vật thể có khối lượng lớn, tạo ra lực hút hấp dẫn đủ mạnh, làm méo không gian. Lúc này, hình ảnh của ngôi sao hay nguồn phát quan sát được sẽ bị thay đổi, chia làm nhiều phần hoặc được hội tụ làm cường độ ánh sáng tăng lên. Nếu vật thể có khối lượng càng lớn, hiệu ứng càng rõ ràng. Tuy nhiên, thấu kính gây ra bởi các ngôi sao nhỏ vẫn có thể đo được.
Ánh sáng từ một nguồn phát ở xa bị bẻ cong khi đi qua một vật thể lớn. Mũi tên màu cam cho thấy vị trí biểu kiến của nguồn sáng phía sau. Trong khi mũi tên màu trắng cho thấy đường đi của ánh sáng từ vị trí thật của nguồn sáng.
Do thấu hính hấp dẫn trong vũ trụ thường bắt nguồn bởi các hố đen hoặc thiên hà nên những thấu kính có tỉ lệ nhỏ hơn được gọi là vi thấu kính. Nếu một hành tinh đang quay quanh một ngôi sao, khối lượng của hành tinh sẽ tạo ra hiệu ứng vi thấu kính và khi di chuyển, nó làm méo không gian. Hiện tượng này có thể đo được và từ những phép đo, nhiều đặc tính của hành tinh có thể được xác định.
Theo Horne và Gould, phương pháp đo vi thấu kính hấp dẫn không yêu cầu Kepler phải duy trì khả năng kiểm soát chính xác như phương pháp đo qua mặt. Hiện tượng hành tinh qua mặt sao chủ xảy ra rất nhanh, do đó Kepler phải liên tục thăm dò nhiều ngôi sao trong một thời gian dài để phát hiện khoảnh khắc này. Trong khi đó, hiện tượng vi thấu kính lớn hơn khoảng 10 lần so với hiện tượng qua mặt. Nó kéo dài trong vài tuần hoặc thậm chí vài tháng thay vì chỉ trong vài giờ hay vài phút như hiện tượng qua mặt và sự bóp méo do thấu kính có thể được phát hiện trong suốt quá trình xảy ra.
Horne và Gould tính toán rằng từ vị trí trong không gian, Kepler có thể kết hợp với các kính thiên văn mặt đất để nghiên cứu về tất cả các hiện tương vi thấu kính hấp dẫn trong khu vực mà nó đang quang sát. Từ đó, Kepler sẽ cùng với các kính thiên văn mặt đất thực hiện một phép đo có tên "thị sai vi thấu kính" - thực hiện một chuỗi các hình ảnh lập thể để phát hiện các hiệu ứng mà thông thường sẽ rất khó để nhận biết. Nó giống như việc thử xác định khoảng cách đến một vật thể bằng cách nhắm một mắt và nhìn bằng mắt còn lại.
Nếu Kepler được tái định hướng sử dụng, Horne và Gould cho biết nó có thể được dùng để khám phá một loại ngoại hành tinh khác. Phương pháp qua mặt được khai thác tốt nhất đối với những hành tinh quay gần ngôi sao chủ của chúng. Trong khi đó, phương pháp vi thấu kính lại rất phù hợp để tìm kiếm các hành tinh xa hơn. Vì vậy, Kepler có thể phát hiện những hành tinh lạnh, giống Trái Đất bên ngoài vành đai băng - nơi nước có thể hiện diện dưới dạng băng tuyết. Đồng thời, Kepler cũng có thể cung cấp dữ liệu có giá trị về các hệ hành tinh.
Một khi được tìm thấy, phương pháp vi thấu kinh sẽ giúp xác định nhiều đặc tính của hành tinh, chẳng hạn như khối lượng và khoảng cách, vị trí tương quan của nó với ngôi sao chủ và vị trí trong ngân hà. Thêm vào đó, phép đo cũng cho phép phát hiện các hành tinh quay quanh các sao lùn nâu, hố đen vũ trụ và các hệ sao lùn đôi.
Cho đến hiện tại, việc sử dụng Kepler để nghiên cứu về các vi thấu kính hấp dẫn vẫn là một ý tưởng. Nếu NASA quan tâm thì vấn đề còn lại sẽ là những câu hỏi như về mặt kỹ thuật thì liệu có khả thi, chi phí sẽ là bao nhiêu, tái sử dụng Kepler hay chế tạo một tàu vũ trụ mới rẻ hơn và liệu có thể viết lại phần mềm cho Kepler để thực hiện sứ mạng này hay không?
