Tranh cãi về mặt trăng đầu tiên bên ngoài Hệ Mặt trời

Phát hiện ngoại mặt trăng đầu tiên của nhóm nghiên cứu ở Đại học Columbia vấp phải hoài nghi từ một số nhà thiên văn khác.

Các nhà thiên văn học luôn biết phát hiện mặt trăng xung quanh những hành tinh ngoài Hệ Mặt trời sẽ là một thành tựu lớn, nhưng hiện nay, cuộc tranh cãi nổ ra ở lĩnh vực khoa học hành tinh cho thấy việc phát hiện ngoại mặt trăng khó khăn tới mức nào, theo Live Science. Câu chuyện bắt đầu vào năm 2018, khi một nhóm nhà nghiên cứu bao gồm David Kipping, trợ lý giáo sư thiên văn học ở Đại học Columbia, tin chắc họ phát hiện ngoại mặt trăng đầu tiên. Vật thể quay quanh , thế giới giống sao Mộc ở cách Trái đất khoảng 8.000 năm ánh sáng. Ban đầu, vật thể được tìm thấy nhờ kính viễn vọng không gian Kepler.

Mô phỏng ngoại mặt trăng quay quanh hành tinh bên ngoài Hệ Mặt trời. (Ảnh: NASA GSFC/Jay Friedlander và Britt Griswold)

Khi phát hiện, mặt trăng của Kepler-1625b được đặt tên là "Kepler-1625 b I". Sau đó, nó được xác nhận thêm nhờ dữ liệu từ kính viễn vọng không gian Hubble. Năm 2022, nhóm nghiên cứu khác cũng bao gồm Kipping dường như tìm ra ngoại mặt trăng thứ hai, lần này chỉ với kính Kepler. Vật thể này quay quanh Kepler-1708 b, hành tinh khí khổng lồ ở cách Trái đất 5.400 năm ánh sáng với khối lượng gấp 4,6 sao Mộc. Ngoại mặt trăng tiềm năng thứ hai cũng có tên gọi tương tự mặt trăng đầu tiên, là "Kepler-1708 b I".

Kỹ thuật sử dụng để phát hiện hai ngoại hành tinh tương tự phương pháp đi ngang đĩa sao (transit method), tính đến nay đã giúp bổ sung hơn 5.000 hành tinh vào danh mục hành tinh ngoài Hệ Mặt trời. Phương pháp đi ngang đĩa sao dựa trên phát hiện mức giảm nhẹ của ánh sáng phát ra từ sao chủ, kết quả khi hành tinh di chuyển phía trước ngôi sao từ điểm nhìn trên Trái đất. Quy tắc tương tự cũng áp dụng với ngoại mặt trăng dù ở quy mô nhỏ hơn nhiều. Nếu những mặt trăng này ở vị trí phù hợp quanh hành tinh mà chúng xoay quanh khi hành tinh đó đi qua sao chủ, điều đó cũng khiến ánh sáng giảm nhẹ.

Tuy nhiên, sự giảm ánh sáng nhỏ như vậy là manh mối chứng tỏ sự tồn tại của Kepler-1625 b I và Kepler-1708 b I đối với nhóm ủng hộ ngoại mặt trăng. Tuy nhiên, sự giảm ánh sáng gây ra do ngoại mặt trăng nhỏ đến mức không thể quan sát trực tiếp. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu cần dùng thuật toán phần mềm máy tính cực mạnh để tìm ra từ dữ liệu kính viễn vọng.

Theo Kipping, cả nhóm của ông và nhóm phản đối do René Heller đứng đầu sử dụng cùng bộ dữ liệu từ cùng kính viễn vọng, nhưng sự biến mất của Kepler-1625 b I và Kepler-1708 b I có thể do cách nhóm nghiên cứu xử lý dữ liệu thông qua thuật toán. Kipping cho rằng họ có thể bỏ sót Kepler-1708 b I do phần mềm họ chọn để phân tích dữ liệu kính vọng Hubble và Kepler. Dù có liên quan tới phần mềm mà nhóm Kipping sử dụng, phần mềm của nhóm Heller vẫn hơi khác biệt. Kipping cũng đề nghị nhóm Heller sử dụng phần mềm của họ bởi nó thường rất đáng tin cậy ở ngoài chế độ mặc định và nhạy với một số bước được dùng để xử lý dữ liệu. Điều này có thể lý giải tại sao những ngoại mặt trăng bị bỏ sót trong quá trình tính toán.

Đối với Kepler-1625 b I, Heller và đồng nghiệp gợi ý sử dụng hiệu ứng "stellar limb darkening", có nghĩa rìa của một ngôi sao tối hơn trung tâm của nó, ảnh hưởng tới tín hiệu ngoại mặt trăng. Nhóm của Heller cho rằng hiệu ứng này giúp giải thích tốt hơn các quan sát về sao chủ thay vì sự giảm sáng gây ra bởi ngoại mặt trăng. Kipping nhận định cách này không thích hợp đối với ngoại mặt trăng tiềm năng bởi nhóm của ông đã xem xét cả hiệu ứng stellar limb darkening khi mô tả sự tồn tại của Kepler-1625 b I. Heller và nhóm của ông không tin Kepler-1625 b I và Kepler-1708 b I tồn tại.

Ít nhất, cả Heller và Kipping đều đồng ý nên tiếp tục nghiên cứu. Lý do những ngoại mặt trăng lộ diện trong phương pháp đi ngang đĩa sao là bởi chúng là thiên thể khổng lồ lớn cỡ tiểu sao Hải Vương, có đường kính gấp 1,6 - 4 lần Trái đất. Nếu thực sự tồn tại, chúng rất đồ sộ. Kipping nghĩ đó là một phần lý do khiến chúng quá khác thường để có thể chấp nhận là phát hiện ngoại mặt trăng đầu tiên. Ông dự định sử dụng để tìm kiếm thêm ngoại mặt trăng giống với mặt trăng trong Hệ Mặt trời hơn.