Hệ mặt trời

HỆ MẶT TRỜI Phan Anh Ngọc [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 2 Hệ Mặt Trời (cũng được gọi là Thái Dương Hệ, tiếng Anh: Solar System) là một hệ hành tinh có Mặt Trời ở trung tâm và các thiên thể nằm trong phạm vi lực hấp dẫn của Mặt Trời, gồm 8 hành tinh chính quay xung quanh, 7 trong số các hành tinh này có vệ tinh riêng của chúng, cùng một lượng lớn các vật thể khác gồm các hành tinh lùn (như Diêm Vương Tinh), tiểu hành tinh, sao chổi, bụi và plasma. Dưới đây là hình minh họa Hệ mặt trời: • Lịch sử Hệ Mặt Trời Lịch sử Hệ Mặt Trời bắt đầu từ cách đây khoảng 5 tỷ năm, với sự hình thành từ một đám mây thể khí gọi là đám bụi Mặt Trời, theo giả thuyết được đưa ra lần đầu tiên năm 1755 bởi Immanuel Kant và được trình bày một cách độc lập bởi Pierre-Simon Laplace. Để tính ra tuổi Hệ Mặt Trời, có thể đo lượng còn lại của các đồng vị phóng xạ không bền vững không có nguồn sinh ra liên tục sau khi Hệ Mặt Trời hình thành. Bằng cách quan sát xem các đồng vị này đã suy giảm đến mức độ nào, đồng thời biết được chu kỳ bán rã của chúng, có thể tính ra tuổi của chúng. Những hòn đá cổ nhất trên Trái Đất ước tính 3,9 tỷ năm tuổi, tuy nhiên rất khó để tìm được những hòn đá đó vì Trái Đất đã hoàn toàn thay đổi bề mặt của nó. Các thiên thạch, vốn được hình thành trong giai đoạn ban đầu của đám bụi Mặt Trời, được tìm thấy có tuổi già nhất là 4.6 tỷ năm, suy ra Hệ Mặt Trời đã được hình thành từ cách đây ít nhất 4.6 tỷ năm. Đám bụi Mặt Trời ban đầu có hình dáng gần giống hình cầu, đường kính 100 AU và có khối lượng bằng 2 đến 3 lần khối lượng Mặt Trời. Theo thời gian, một sự nhiễu loạn, có thể một siêu sao mới (supernova) bên cạnh, gây sóng hấp dẫn xung kích vào không gian của đám bụi, làm nén đám bụi này, đẩy vật chất của nó sâu vào bên trong, tới lúc lực hấp dẫn vượt qua áp suất khí bên trong và nó bắt đầu sụp đổ. [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 3 Khi đám bụi sụp đổ, nó giảm kích thước, điều này làm nó xoay tròn nhanh hơn để bảo toàn mô men động lượng. Các định luật cơ học cho thấy kết quả của các lực hấp dẫn, áp suất khí và lực ly tâm trong chuyển động quay khiến cho đám bụi bắt đầu trở nên dẹt thành hình một cái đĩa quay tròn với một chỗ phình lên ở giữa, gọi là đĩa bụi Mặt Trời. Mặt phẳng trung bình của đĩa bụi này rất gần với mặt phẳng hoàng đạo sau này. Khi đĩa bụi Mặt Trời trở nên đặc hơn, một hình thức đầu tiên của sao trung tâm (tức Mặt Trời sau này) được tạo thành ở giữa, gọi là tiền Mặt Trời. Hệ này được sự ma sát của các viên đá va chạm vào nhau làm nóng lên. Những nguyên tố nhẹ hơn như hiđrô và hêli thoát khỏi phần tâm và tràn ra phía rìa ngoài của đĩa, để lại các nguyên tố nặng tập trung bên trong, hình thành bụi và đá ở trung tâm. Các nguyên tố nặng hơn kết thành khối với nhau để tạo thành các tiểu hành tinh và các tiền hành tinh. Ở vùng ngoài của tinh vân này, băng và các khí dễ bay hơi còn tồn tại, và như một kết quả, các hành tinh bên trong là đá và các hành tinh bên ngoài có đủ khối lượng để giữ lại lượng lớn các khí nhẹ, như hiđrô và hêli. Sau 100 triệu năm, áp suất và sự dày đặc của hiđrô ở trung tâm của đĩa bụi sụp đổ trở lên đủ lớn để tiền Mặt Trời duy trì các phản ứng nhiệt hạch. Kết quả của việc này, hiđrô bị biến thành hêli trong các phản ứng đó, và một lượng lớn nhiệt được toả ra. Trong thời gian đó, tiền Mặt Trời biến thành Mặt Trời và các tiền hành tinh và tiền tiểu hành tinh biến thành các hành tinh thông qua sự tập trung dần dần khối lượng. Tất cả các hành tinh được hình thành trong một thời gian ngắn, khoảng vài triệu năm. Chúng đều có quỹ đạo nằm gần mặt phẳng trung bình của đĩa bụi ban đầu; nghĩa là mặt phẳng hoàng đạo (mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất) cũng nằm gần mặt phẳng trung bình này và gần với các mặt phẳng quỹ đạo của các hành tinh khác. - Đi tìm biên giới của hệ mặt trời Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đưa một vệ tinh lên không gian để tìm hiểu rìa bao ngoài của hệ mặt trời. Vệ tinh Interstellar Boundary Explorer (IBEX) được phóng từ đảo Kwajalein Atoll ở phía nam Thái Bình Dương vào tháng 10/2008. Nó sẽ hoạt động trong 2 năm trên quỹ đạo Trái đất. [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 4 Gió mặt trời tạo thành một vùng bảo vệ có hình dạng bong bóng. Gió mặt trời, luồng hạt mang điện tích giải phóng từ vùng thượng quyển của mặt trời, tạo thành một khu vực bảo vệ khổng lồ có hình dạng giống như bong bóng xung quanh hệ mặt trời gọi là nhật quyển. Ở rìa của nhật quyển, gió mặt trời va chạm vào các đám mây khí bụi ở không gian bên ngoài tạo nên sóng nén. IBEX được thiết kế để phát hiện các nguyên tử bị nung nóng bởi va chạm và văng ra khỏi rìa khối cầu. Rìa của nhật quyển giúp chúng ta tránh những tác động khủng khiếp từ vũ trụ. - Cấu trúc Bao quát Từ trong ra ngoài, Hệ Mặt Trời gồm: - Mặt Trời - Các hành tinh là Thủy Tinh, Kim Tinh, Trái Đất, Hỏa Tinh, Mộc Tinh, Thổ Tinh, Thiên Vương Tinh, Hải Vương Tinh. - Ba hành tinh lùn là Ceres, Diêm Vương Tinh và Eris (được chính thức xếp loại hành tinh lùn kể từ tháng 8 năm 2006). - Ngoài cùng là Vòng đai Kuiper và Đám Oort. [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 5 Các hành tinh còn có các vật thể bay quanh chúng như các vệ tinh tự nhiên, các vòng đai của vài hành tinh (như vành đai Sao Thiên Vương, vành đai Sao Thổ, ...), các vệ tinh nhân tạo. Các tiểu hành tinh cũng có các vệ tinh của chúng. Xen kẽ giữa các hành tinh có các thiên thạch và bụi cùng các sao chổi. Ngoài ra còn có nhật quyển (heliosphere), cấu trúc lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, được tạo thành từ ảnh hưởng của từ trường quay của Mặt Trời trên plasma, gọi là gió Mặt Trời, choán đầy không gian trong hệ Mặt Trời. Nó hình dạng hình cầu với giới hạn ngoài cũng chính là giới hạn của Hệ Mặt Trời. Nhật quyển: Cấu trúc nhật quyển [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 6 Tàu Voyager 1 trong nhật quyển Từ quyển của trái đất. [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 7 Nhật quyển bao quanh quỹ đạo sao Mộc. - Kích thước quỹ đạo Khoảng cách trong Hệ Mặt Trời thường được đo bằng các đơn vị thiên văn. Một đơn vị thiên văn, viết tắt là AU, là khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời, hay 149.598.000 kilômét. Đa số các vật thể trên quỹ đạo quanh Mặt Trời đều nằm trong mặt phẳng quỹ đạo gần nhau, và gần mặt phẳng hoàng đạo, và cùng quay một hướng. Kích thước của quỹ đạo các hành tinh và cả vành đai tiểu hành tinh tuân gần đúng theo quy luật Titius-Bode, một quy luật gần đúng và có thể chỉ là trùng hợp ngẫu nhiên. Các vật thể trong Hệ Mặt Trời được chia thành ba vùng. Các hành tinh Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, vành đai các tiểu hành tinh chính và Sao Hỏa nhóm thành các hành tinh vòng trong, gọi là vùng I. Các hành tinh còn lại cùng các vệ tinh của chúng tạo các hành tinh vòng ngoài, vùng II. Vùng III gồm vùng của các vật thể bên kia [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 8 của Hải Vương Tinh (Trans-Neptunian) như vành đai Kuiper, Đám Oort và vùng rộng lớn ở giữa. Cấu trúc hệ Mặt Trời - Phân bố khối lượng [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 9 Mặt Trời, một sao thuộc dãy chính G2, chiếm 99,86% khối lượng hiện được biết đến của cả hệ. Hai vật thể có đường kính lớn nhất của hệ, Sao Mộc và Sao Thổ, chiếm 91% phần còn lại (khoảng 0.1274% khối lượng cả hệ). Đám Oort có thể chiếm một phần đáng kể, nhưng hiện nay sự hiện diện của nó còn chưa được xác định. - Gió Mặt Trời Mặt Trời phát ra một nguồn tia liên tục gồm các hạt có khối lượng, ở dạng plasma được biết đến như gió Mặt Trời. Nó tạo thành một vùng có áp suất thấp thâm nhập vào không gian giữa các hành tinh ở mọi hướng, vươn tới khoảng cách ít nhất là mười tỷ dặm tính từ Mặt Trời. Các lượng nhỏ gồm bụi cũng có mặt trong không gian giữa các hành tinh và gây ra hiện tượng ánh sáng hoàng đạo. Một số bụi có lẽ đến từ bên ngoài Hệ Mặt Trời. Sự ảnh hưởng của từ trường quay của Mặt Trời đối với không gian giữa các hành tinh tạo nên kết cấu lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, gọi là nhật quyển. Gió Mặt Trời tạo ra nhiều ảnh hưởng đến khí quyển Trái Đất, tạo ra bão từ, cực quang Gió Mặt Trời tiếp xúc với từ quyển của Trái Đất - Các hành tinh vòng trong: [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 10 Các hành tinh vòng trong: Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa Bốn hành tinh kiểu Trái Đất (terrestrial planet) ở vòng trong có đặc trưng ở sự rắn đặc của chúng, được tạo thành từ đá. Chúng được tạo thành trong những vùng nóng hơn gần Mặt Trời, nơi các vật liệu dễ bay hơi hơn đã bay mất chỉ còn lại những thứ có nhiệt độ nóng chảy cao, như silicate, tạo thành vỏ rắn của các hành tinh và lớp phủ bán lỏng bên ngoài, và như sắt, tạo thành lõi của các hành tinh này. Tất cả đều có các hố tạo ra bởi va chạm và nhiều đặc trưng kiến tạo bề mặt, như các thung lũng nứt rạn và các núi lửa. Chúng tự quay quanh trục chậm chạp và có rất ít hoặc không có vệ tinh nào cả. Tổng cộng cả nhóm chỉ có 3 vệ tinh. Với tính chất lí hóa gần như Trái Đất, nhóm hành tinh bên trong đều có bề mặt là đá (nên lưu giữ được nhiều dấu vết những vụ va chạm với các thiên thạch), nhưng chỉ trên Trái Đất mới có mặt các hợp chất hữu cơ. Sao Thuỷ, cách Mặt Trời 0,39 AU, là hành tinh nằm gần Mặt Trời nhất và cũng là hành tinh nhỏ nhất, không điển hình nhất trong nhóm. Nó không có khí quyển và hiện nay vẫn chưa quan sát được các hoạt động địa chất. Cái lõi sắt to của nó gợi ý rằng nó từng có vỏ to lớn bên ngoài và cái vỏ đó đã bị lấy đi trong giai đoạn hình thành đầu tiên bởi trọng lực của Mặt Trời. Sao Kim, cách Mặt Trời 0,72 AU, là hành tinh kiểu Trái Đất thực sự. Giống như Trái Đất, Sao Kim có lớp vỏ silicate dày bao bọc bên ngoài lõi sắt, cũng như một khí quyền đáng kể và bằng chứng về hoạt động địa chất bên trong từng xảy ra trước kia, như các núi lửa. Nó khô hơn Trái Đất, và khí quyển của nó đậm đặc hơn Trái Đất 90 lần, tuy nhiên, chứa chủ yếu thán khí và axít sunfuric. Trái Đất, cùng vệ tinh tự nhiên Mặt Trăng, cách Mặt Trời 1 AU, là hành tinh lớn nhất trong nhóm bên trong. Trái Đất cũng là nơi duy nhất cho thấy những minh chứng rõ ràng về hoạt động địa chất đang diễn ra. Nó là hành tinh duy nhất có thủy quyển, kích thích sự hình thành các kiến tạo địa chất nhiều tầng. Khí quyền của nó khác biệt căn bản so với các hành tinh trong nhóm, nó đã biến đổi với sự hiện diện của sự sống và chứa 21% ôxi. Vệ tinh của Trái Đất, Mặt Trăng, thỉnh thoảng được coi là một hành tinh kiểu Trái Đất trong cùng quỹ đạo, bởi vì quỹ đạo của nó quay quanh Mặt [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 11 Trời không bao giờ khép lại tròn một vòng khi quan sát từ bên trên. Mặt Trăng có nhiều đặc tính chung của những hành tinh kiểu Trái Đất khác, mặc dù nó không có lõi sắt bên trong. Sao Hoả, cách Mặt Trời 1,5 AU, nhỏ hơn Trái Đất và Sao Kim, có khí quyển loãng gồm thán khí. Bề mặt của nó, lỗ chỗ các núi lửa lớn và các rãnh thung lũng như các thung lũng Marineris, cho thấy rằng nó từng có các hoạt động địa chất và chứng cứ hiện nay cho thấy rằng có thể nó còn tiếp tục đển rất gần đây (Trái Đất). Sao Hoả có hai mặt trăng nhỏ được cho là các tiểu hành tinh bị nó tóm được. - Vành đai tiểu hành tinh: Tiểu hành tinh cũng là thiên thể chuyển động quanh Mặt Trời nhưng do có kích thước khá bé (vài chục đến vài trăm km) nên lực hấp dẫn tạo ra không đủ để làm chúng có dạng hình cầu. Trong hệ Mặt Trời có khoảng 100,000 tiểu hành tinh, trong đó khoảng 10% đã được đặt tên. Đại đa số tập trung vào khoảng giữa sao Hỏa và sao Mộc. Tiểu hành tinh hành tinh nhỏ là những từ đồng nghĩa để chỉ một nhóm các thiên thể nhỏ trôi nổi trong hệ mặt trời trên quỹ đạo quanh Mặt trời. Asteroid (từ tiếng Hy Lạp có nghĩa "giống sao") là từ được sử dụng nhiều nhất trong tiếng Anh để chỉ các tiểu hành tinh, và đã trở thành thuật ngữ ưu tiên của Liên đoàn Thiên văn học Quốc tế; một số ngôn ngữ khác thường sử dụng planetoid (tiếng Hy lạp: "giống hành tinh"), vì từ này miêu tả chính xác hơn thực tế hiện trạng của chúng. Cuối tháng 8, 2006, IAU đã đưa ra thuật ngữ "các vật thể nhỏ hệ mặt trời" (SSSBs), bao gồm đa phần các vật thể không được xếp hạng là hành tinh nhỏ, cũng như là sao chổi; chúng đồng thời được xếp loại "hành tinh lùn" đối với những vật thể lớn nhất. Bài viết này đặc biệt chú trọng tới các hành tinh nhỏ ở phía bên trong hệ mặt trời (gần quỹ đạo Sao Mộc) và có lẽ có thành phần chính là "đá". Đối với các loại vật thể khác, như sao chổi, các vật thể Trans-Neptunian, và các tiểu hành tinh Centaur. Trong Hệ Mặt trời, tiểu hành tinh đầu tiên và lớn nhất được phát hiện là Ceres, hiện tại nó được xếp loại là một hành tinh lùn, trong khi số còn lại hiện được xếp loại như những vật thể nhỏ Hệ Mặt trời. Số lượng to lớn các tiểu hành tinh được khám phá bên trong vành đai tiểu hành tinh chính, với các quỹ đạo elíp giữa quỹ đạo Sao Hoả và Sao Mộc. Mọi người cho rằng các tiểu hành tinh là tàn tích của một đĩa tiền hành tinh, và trong vùng này sự hợp nhất của các tàn tích tiền hành tinh thành các hành tinh không thể diễn ra vì những ảnh hưởng hấp dẫn to lớn từ Sao Mộc trong giai đoạn thành tạo của Hệ Mặt trời. Một số tiểu hành tinh có các mặt trăng hay đi thành cặp trở thành các hệ đôi. [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 12 253 Mathilde, một tiểu hành tinh dạng C. Từ trái sang phải: 4 Vesta, 1 Ceres, Mặt trăng của Trái đất. Hàng trăm nghìn tiểu hành tinh đã được khám phá bên trong hệ mặt trời và tỷ lệ khám phá hiện nay là khoảng 5000 tiểu hành tinh/tháng. Tới ngày 17 tháng 9, 2006, trong tổng số 342.358 tiểu hành tinh được biết, 136.563 có quỹ đạo được xác định đủ để được đánh ký hiệu chính thức. Trong số đó, 13.422 có tên chính thức. Hành tinh nhỏ được đánh số nhỏ nhất nhưng chưa được đặt tên là (3360) 1981 VA; hành tinh nhỏ có số lớn nhất và chưa có tên (ngoài các hành tinh lùn 136199 Eris và 134340 Pluto) là 129342 Ependes. Ước tính hiện nay tổng số tiểu hành tinh có đường kính hơn 1 km trong hệ mặt trời là khoảng từ 1.1 đến 1.9 triệu. Tiểu hành tinh lớn nhất phía bên trong hệ mặt trời là 1 Ceres, với đường kính 900-1000 km. Hai vật thể lớn khác ở vành đai tiểu hành tinh của hệ mặt trời là 2 Pallas và 4 Vesta; cả hai đều có đường kính ~500 km. Vesta là tiểu hành tinh duy nhất trong vành đai tiểu hành tinh chính thỉnh thoảng có thể được quan sát thấy bằng mắt thường (trong một số dịp rất hiếm hoi, một tiểu hành tinh gần trái đất có thể được quan sát thấy bằng mắt thường; xem 99942 Apophis). Khối lượng của toàn bộ các tiểu hành tinh trong Vành đai chính được ước tính khoảng 3.0-3.6×1021 kg, hay khoảng 4% khối lượng Mặt trăng của chúng ta. Trong số đó, 1 Ceres chiếm 0.95×1021 kg, khoảng 32% tổng khối lượng. Ba tiểu hành tinh có khối lượng lớn tiếp theo là 4 Vesta (9%), 2 Pallas (7%), và 10 Hygiea (3%), tổng khối lượng của chúng chiếm tới 51%; trong khi ba tiểu hành tinh sau đó là 511 Davida [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 13 (1.2%), 704 Interamnia (1.0%), và 3 Juno (0.9%), chỉ chiếm 3% tổng khối lượng. Số lượng tiểu hành tinh tăng lên nhanh chóng khi khối lượng riêng lẻ của chúng giảm đi. - Xếp hạng tiểu hành tinh Các tiểu hành tinh thường được xếp vào hai nhóm dựa trên tính chất quỹ đạo của chúng và trên các chi tiết quang phổ ánh sáng mặt trời do chúng phản chiếu. - Các nhóm quỹ đạo và các gia đình Nhiều tiểu hành tinh đã được xếp vào các nhóm và các gia đình dựa trên tính chất quỹ đạo của chúng. Thông thường việc đặt tên một gia đình tiểu hành tinh tiến hành dựa theo thành viên đầu tiên được phát hiện. Các nhóm có liên kết động học khá lỏng lẻo với nhau, trong khi các gia đình có quan hệ “chặt chẽ” hơn, và là kết quả của một vụ tan rã một tiểu hành tinh lớn hơn trong quá khứ. - Xếp hạng quang phổ Bức ảnh này của 433 Eros cho thấy hình ảnh nhìn từ một phía tiểu hành tinh qua rãnh máng ở mặt trên của nó về phía đối diện. Các đặc điểm lớn cỡ 35m có thể được nhìn thấy. Năm 1975, một hệ thống phân loại dựa trên màu sắc, albedo, và hình dạng quang phổ đã được Clark R. Chapman, David Morrison, và Ben Zellner phát triển. Các tính chất đó được cho là tương ứng với thành phần vật chất bề mặt tiểu hành tinh. Ban đầu, họ chỉ xếp tiểu hành tinh vào ba loại: - Các tiểu hành tinh kiểu C - carbon, 75% số tiểu hành tinh đã biết - Các tiểu hành tinh kiểu S - silic, 17% số tiểu hành tinh đã biết - Các tiểu hành tinh kiểu M – kim loại, đa số còn lại Từ đó danh sách này đã được mở rộng bao gồm một số kiểu tiểu hành tinh khác. Số lượng các kiểu tiếp tục tăng lên khi càng nhiều tiểu hành tinh được nghiên cứu. Cần nhớ rằng tỷ lệ các tiểu hành tinh đã biết được xếp vào nhiều kiểu quang phổ khác nhau không nhất thiết phản ánh tỷ lệ tất cả các tiểu hành tinh thuộc kiểu đó; [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 14 một số kiểu dễ dàng phát hiện hơn những kiểu khác, ảnh hưởng tới những con số tổng kết. - Những vấn đề khi sử dụng Xếp hạng theo quang phổ Trước kia, việc xác định quang phổ dựa trên sự suy luận thành phần của của tiểu hành tinh: • C - carbon • S - silic • M - Kim loại Tuy nhiên, sự tương ứng giữa lớp quang phổ và thành phần không phải lúc nào cũng tốt đẹp, và có rất nhiều kiểu xếp hạng được sử dụng. Điều này dẫn tới sự lẫn lộn rất lớn. Trong khi các tiểu hành tinh thuộc các lớp quang phổ khác nhau có vẻ được cấu thành từ những vật liệu khác nhau, thì lại không có những sự đảm bảo rằng các tiểu hành tinh trong cùng một lớp phân loại được cấu thành từ những vật liệu như nhau. Hiện tại, việc xếp hạng quang phổ dựa trên nhiều cuộc khảo sát phân tích quang phổ không chính xác trong thập kỷ 1990 vẫn được coi là tiêu chuẩn. Các nhà khoa học không thể đồng thuận cho một hệ thống xếp hạng tốt hơn, phần lớn bởi sự khó khăn để thu được các số đo chi tiết thường xuyên cho một lượng lớn các tiểu hành tinh (ví dụ phân tích các quang phổ chính xác hơn, hay các dữ liệu phi quang phổ như mật độ sẽ rất hữu ích). - Khám phá tiểu hành tinh 243 Ida và mặt trăng Dactyl của nó, vệ tinh đầu tiên của một tiểu hành tinh được khám phá. - Các phương pháp khám phá lịch sử Trong hai thế kỷ qua các phương pháp khám phá tiểu hành tinh đã có những bước tiến bộ to lớn. Những năm cuối thế kỷ 18, Baron Franz Xaver von Zach đã tổ chức một nhóm 24 nhà thiên văn học để khảo sát bầu trời nhằm tìm kiếm "hành tinh bí ẩn" [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 15 được tiên đoán nằm ở khoảng cách 2.8 AU từ Mặt trời theo Quy luật Titius-Bode, một phần có cảm hứng từ khám phá ra Sao Thiên Vương trước đó ở đúng vị trí “tiên đoán” theo quy luật này của Ngài William Herschel năm 1781. Nhiệm vụ này đỏi hỏi phải vẽ tay các biểu đồ bầu trời với toàn bộ những ngôi sao trong dải hoàng đạo với giới hạn phát sáng nhỏ nhất của ngôi sao theo thoả thuận trước. Trong những đêm tiếp sau, bầu trời sẽ được vẽ lần nữa và bất kỳ một vật thể nào chuyển động, sẽ biến thành một vạch. Chuyển động theo tiên đoán của hành tinh bí ẩn đó là khoảng 30 cung một giờ, rõ ràng có thể phân biệt đối với các nhà quan sát. Trớ trêu thay, tiểu hành tinh đầu tiên, 1 Ceres, không phải do một thành viên trong nhóm này khám phá, mà là một phát hiện tình cờ năm 1801 của Giuseppe Piazzi, khi ấy đang là giám đốc đài quan sát Palermo, tại Sicily. Ông đã khám phá ra một vật thể tương tự sao mới trong khu vực chòm sao Taurus và theo dõi sự dịch chuyển của nó trong nhiều đêm. Đồng nghiệp của ông, Carl Friedrich Gauss, đã sử dụng những quan sát đó để xác định khoảng cách chính xác của vật thể chưa biết đó tới Trái đất. Những tính toán của Gauss cho thấy vật thể nằm giữa hai hành tinh Sao Hoả và Sao Mộc. Piazzi đặt tên nó là Ceres, vị nữ thần nông nghiệp của người La Mã. Ba tiểu hành tinh khác (2 Pallas, 3 Juno, 4 Vesta) được khám phá trong vài năm sau đó, Vesta được tìm thấy năm 1807. Sau tám năm tìm kiếm không hiệu quả tiếp theo, đa số các nhà thiên văn kết luận rằng không còn một tiểu hành tinh nào nữa và dừng tìm kiếm. Tuy nhiên, Karl Ludwig Hencke vẫn bền bỉ và bắt đầu tìm kiếm thêm các tiểu hành tinh khác năm 1830. Mười lăm năm sau, ông tìm ra 5 Astraea, tiểu hành tinh mới đầu tiên sau 38 năm. Ông cũng phát hiện 6 Hebe chỉ chưa tới hai năm sau. Sau đó, các nhà thiên văn học khác cùng tham gia tìm kiếm và ít nhất mỗi năm lại có một tiểu hành tinh được tìm thấy (trừ thời năm 1945 đang có chiến tranh). Những người tìm kiếm tiểu hành tinh nổi tiếng nhất thời kỳ đầu này gồm J. R. Hind, Annibale de Gasparis, Robert Luther, H. M. S. Goldschmidt, Jean Chacornac, James Ferguson, Norman Robert Pogson, E. W. Tempel, J. C. Watson, C. H. F. Peters, A. Borrelly, J. Palisa, Paul Henry và Prosper Henry và Auguste Charlois. Năm 1891 Max Wolf đã tiên phong sử dụng kỹ thuật chụp ảnh thiên văn để tìm kiếm các tiểu hành tinh, chúng sẽ biến thành các vệt trên những tấm kính ảnh có thời gian lộ sáng dài. Kỹ thuật này đã cải thiện đáng kể tỷ lệ khám phá so với những phương pháp trước đó: chỉ mình Wolf đã phát hiện ra 248 tiểu hành tinh, đầu tiên là 323 Brucia, trong khi từ trước tới đó chỉ hơn 300 tiểu hành tinh được phát hiện. Tuy vậy, một thế kỷ sau, chỉ vài nghìn tiểu hành tinh được xác định, đánh số và đặt tên. Mọi người biết [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 16 rằng còn nhiều tiểu hành tinh khác, nhưng đa số các nhà thiên văn học không chú ý tới chúng, gọi chúng là "ký sinh của bầu trời". - Các phương pháp khám phá hiện đại Tới tận năm 1998, các tiểu hành tinh vẫn được khám phá theo quy trình bốn bước. Đầu tiên, một vùng bầu trời được chụp ảnh bằng kính thiên văn có thị trường rộng. Thông thường cứ mỗi giờ lại chụp hai bức (một cặp). Một ngày có thể chụp nhiều cặp. Thứ hai, hai film của cùng một vùng bầu trời được quan sát dưới kính nổi. Bất kỳ một vật thể nào có quỹ đạo quanh Mặt trời sẽ hơi chuyển chỗ sau mỗi cặp phim. Dưới kính nổi, hình ảnh vật thể sẽ thể hiện hơi nổi lên trên nền các ngôi sao phía sau. Thứ ba, một khi vật thể di chuyển đã được xác định, vị trí của nó sẽ được đo đạc chính xác bằng kính hiển vi số. Vị trí này sẽ được đo so với vị trí các ngôi sao đã được biết trước. Ba bước đầu tiên đó chưa hoàn thành việc khám phá tiểu hành tinh: người quan sát chỉ mới tìm thấy một sự xuất hiện (apparition), và nó được cấp một số định danh tạm thời, gồm năm khám phá, một chữ thể hiện tuần lễ khám phá, và cuối cùng là một chữ và một số thể hiện số dãy (sequential number) của sự khám phá (ví dụ: 1998 FJ74). Bước cuối cùng là gửi những dữ liệu vị trí và thời gian quan sát tới Brian Marsden thuộc Trung tâm tiểu hành tinh. Dr. Marsden có các chương trình máy tính tính toán xem liệu một sự xuất hiện có liên quan tới những sự xuất hiện trước đó thành một quỹ đạo duy nhất không. Nếu đúng vậy, vật thể sẽ được gắn một số. Người quan sát sự xuất hiện đầu tiên và tính ra được quỹ đạo của nó được tuyên bố là người khám phá ra tiểu hành tinh, và anh ta có được vinh dự đặt tên cho nó (phải được Liên đoàn Thiên văn học Quốc tế chấp nhận) một khi nó được đánh số. - Kỹ thuật mới nhất Ngày càng có nhiều người quan tâm tới việc xác định các tiểu hành tinh có quỹ đạo cắt ngang quỹ đạo Trái đất, và vì thế có khả năng đâm vào Trái đất. Ba nhóm tiểu hành tinh gần Trái đất quan trọng nhất là các tiểu hành tinh Apollo, các tiểu hành tinh Amor, và các tiểu hành tinh Aten. Nhiều Chiến lược làm chệch hướng tiểu hành tinh đã được đề xuất. Tiểu hành tinh 433 Eros gần Trái đất đã được khám phá từ năm 1898, và trong thập kỷ 1930 nhiều vật thể tương tự đã được khám phá. Theo thời điểm phát hiện, chúng gồm: 1221 Amor, 1862 Apollo, 2101 Adonis, và cuối cùng là 69230 Hermes, nó đã từng tiếp cận Trái đất ở khoảng cách 0.005 AU năm 1937. Các nhà thiên văn học đã nhận [ HỆ MẶT TRỜI ] Sachvn.co.cc Phan Anh Ngọc www.sachvn.co.cc 17 thấy một số dấu hiệu va chạm với Trái đất. Hai sự kiện trong những thập kỷ gần đây càng làm tăng nguy cơ đó: lý thuyết của Walter Alvarez về sự tuyệt chủng của khủng long do nguyên nhân va chạm ngày càng được chấp nhận rộng rãi, và vụ Sao chổi Shoemaker-Levy 9 đâm vào Sao Mộc năm 1994. Quân đội Hoa Kỳ cũng đã giải mật một số thông tin rằng các vệ tinh quân sự của họ, được chế tạo để theo dõi các vụ nổ hạt nhân, đã phát hiện thấy hàng trăm vụ va chạm trên tầng cao khí quyển bởi những vật thể lớn từ 1 tới 10 mét. Tất cả những nghiên cứu đó đã giúp khuyến khích áp dụng những hệ thống hoàn toàn tự động hữu hiệu gồm các Thiết bị cặp đôi (CCD) camera và computer kết nối trực tiếp với các kính thiên văn. Từ năm