Các máy ảnh có thể đã bị tắt từ nhiều thập kỷ trước, nhưng các thiết bị khác của tàu vũ trụ đang thu thập dữ liệu về plasma và từ trường từ mặt trời ở khoảng cách rất xa so với chính ngôi sao đó. Do các hạt của gió mặt trời dòng hạt tích điện liên tục chảy ra từ mặt trời — cần có thời gian để di chuyển một quãng đường dài như vậy, nên các quan sát từ xa cho phép các nhà khoa học thấy được những thay đổi từ mặt trời lan truyền khắp khu vực vũ trụ của chúng ta như thế nào. 

Các cạnh của hệ mặt trời cũng chứa đầy những điều bất ngờ. Điều hợp lý là plasma từ mặt trời trở nên thưa thớt hơn và lan rộng ra khi bạn di chuyển ra xa trung tâm hệ mặt trời, nhưng trên thực tế, các nhà Du hành đã gặp phải plasma dày đặc hơn nhiều sau khi băng qua nhật ký. Các nhà thiên văn học vẫn còn bối rối về điều đó.

Spilker nói: “Thật đáng kinh ngạc là sau ngần ấy thời gian, chúng ta vẫn tiếp tục thấy ảnh hưởng của mặt trời trong không gian giữa các vì sao. "Tôi đang mong đợi Du hành tiếp tục hoạt động, có lẽ sẽ đến kỷ niệm 50 năm." 

Tiên phong 10 và 11

Tàu vũ trụ Pioneer giữ một vị trí đặc biệt trong lịch sử không gian vì vai trò của chúng, như bạn đoán, là những người tiên phong. Thật không may, những con tàu vũ trụ tròn 50 tuổi này không hoạt động đã mất liên lạc vào năm 2003 và  đã im lặng kể từ lần liên lạc cuối cùng vào năm 1995. 

Nhưng cả hai tàu vũ trụ này đều là dấu hiệu cho thấy sự hiện diện của loài người trong hệ mặt trời và chúng vẫn đang tiếp tục hành trình của mình, ngay cả khi chúng ta không gửi lệnh cho chúng hoặc bắn tên lửa nữa. Khi một con tàu vũ trụ được đặt trên quỹ đạo ra khỏi hệ mặt trời, theo các định luật vật lý, nó sẽ không dừng lại trừ khi có điều gì đó thay đổi hướng đi của nó.

Những chân trời mới

Cho đến nay là người em út trong số những nhiệm vụ đột phá này, vừa mới ra mắt vào năm 2006 . Sau khi hoàn thành chuyến bay ngang qua hành tinh lùn Pluto nổi tiếng của nó vào năm 2015 , tàu thăm dò này đã phóng ra khỏi hệ mặt trời với tốc độ kỷ lục, được thiết lập để đạt đến trạng thái tạm dừng vào khoảng năm 2040. 

Nó không chỉ hoàn thành sứ mệnh chính của mình mà còn hoàn thành thành công chuyến bay ngang qua đối tượng Vành đai Kuiper nhỏ hơ, vào năm 2019 với tư cách là phần mở rộng sứ mệnh đầu tiên của nó. Đầu năm nay, tàu vũ trụ đã được đưa vào chế độ ngủ đông vì một nhiệm vụ mở rộng vẫn chưa được phê duyệt. Nhưng giờ đây, nhóm đang hào hứng chuyển sang Nhiệm vụ Mở rộng Vành đai Kuiper thứ 2 của New Horizons, hay gọi tắt là KEM2, mặc dù tàu vũ trụ sẽ ngủ đông cho đến ngày 1 tháng 3 năm 2023.

Trong khi chờ đợi, nhóm nhiệm vụ đang chuẩn bị cho những quan sát mới thú vị. Với các công cụ tiên tiến  tiên tiến hơn nhiều so với những gì mà phi hành gia đã mang theo trong những năm 1970 nhóm đã sẵn sàng sử dụng  như một đài quan sát cường quốc trong hệ mặt trời xa xôi, cung cấp một quan điểm mà chúng ta không thể đạt được ở đây trên Trái đất . 

Một nhà khoa học hành tinh tại JPL và là thành viên của nhóm Chân trời mới, đặc biệt mong đợi những góc nhìn mới về các vật thể Vành đai Kuiper  những khối băng và đá ngoài Sao Hải Vương . Vị trí độc đáo trong hệ mặt trời bên ngoài cung cấp những góc nhìn mới về các KBO này, cô nói. Các góc nhìn khác nhau có thể cho các nhà thiên văn biết bề mặt của các vật thể gồ ghề như thế nào, trong số những thứ khác, dựa trên cách ánh sáng tán xạ và tạo bóng trên chúng. 

Một nhà khoa học hành tinh khác trong nhóm từ Viện nghiên cứu  muốn sử dụng tàu vũ trụ để có cái nhìn mới về một thứ gần nhà hơn: những người khổng lồ băng, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Góc nhìn độc đáo cung cấp cho các nhà khoa học thông tin về cách ánh sáng tán xạ qua bầu khí quyển của các hành tinh thông tin mà chúng ta không thể có được từ đây trên Trái đất, vì chúng ta không thể nhìn thấy Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương từ góc độ đó. Các nhà khoa học hành tinh đang háo hức muốn biết thêm thông tin về những hành tinh này, đặc biệt là khi NASA bắt đầu lên kế hoạch cho một sứ mệnh mới đến thăm Sao Thiên Vương.

Khi tàu vũ trụ thức dậy sau chế độ ngủ đông, nó sẽ vượt qua cái gọi là "vách đá Kuiper", nơi các nhà khoa học hiện cho rằng có ít KBO lớn hơn nhiều. Khi chúng tôi quan sát các hệ sao khác, chúng tôi thấy các đĩa mảnh vỡ mở rộng ra khoảng cách lớn hơn nhiều so với các ngôi sao chủ của chúng. Nếu người ngoài hành tinh nhìn vào hệ mặt trời của chúng ta, liệu họ có thấy điều tương tự không?

Nhiệm vụ mở rộng tiếp theo này thậm chí sẽ mạo hiểm vượt ra ngoài lĩnh vực khoa học hành tinh ban đầu. Giờ đây, tàu vũ trụ sẽ cung cấp các phép đo tốt hơn bao giờ hết về nền của ánh sáng và các tia vũ trụ trong không gian, theo dõi sự phân bố của bụi trong khắp hệ mặt trời của chúng ta và thu được thông tin quan trọng về ảnh hưởng của mặt trời, miễn phí cho các Nhà du hành. Vì ba tàu vũ trụ ở xa có chức năng đang đi theo các hướng riêng biệt nên chúng cho phép các nhà thiên văn học vạch ra những điểm bất thường trong cấu trúc của hệ mặt trời.

Mọi hành tinh trong hệ mặt trời sẽ được nhìn thấy vào Thứ Tư (28 tháng 12). Đây là cách để nhìn thấy chúng

Hãy thực hiện một chuyến tham quan hoành tráng khắp hệ mặt trời vào tối nay (28 tháng 12) vì mỗi hành tinh trong hệ mặt trời sẽ được nhìn thấy cùng một lúc.

Khi năm 2022 kết thúc, những người quan sát bầu trời có thể nhìn thấy cảnh tượng hiếm hoi của tất cả các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta (ngoài Trái đất) cùng nhau trên bầu trời. Sao Thủy, Sao Kim , Sao Hỏa, Sao Mộc và Sao Thổ hiện có thể nhìn thấy đồng thời bằng mắt thường. Trong khi đó , hai hành tinh ngoài cùng là Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương có thể được quan sát bằng ống nhòm hoặc kính viễn vọng.

Năm hành tinh có thể nhìn thấy bằng mắt thường  Sao Kim, Sao Thủy, Sao Thổ , Sao Mộc và Sao Hỏa , theo thứ tự đó sẽ xếp hàng trên bầu trời bắt đầu từ đường chân trời phía tây nam. Sao Thủy , hành tinh nhỏ nhất trong hệ mặt trời, sẽ khó nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng có thể nếu điều kiện bầu trời tối phù hợp. 

Sao Thiên Vương, chỉ có thể nhìn thấy qua ống nhòm hoặc kính viễn vọng, có thể được tìm thấy giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, trong khi Sao Hải Vương sẽ có thể nhìn thấy qua quang học giữa Sao Thổ và Sao Mộc .

Trung bình, những "chuyến du lịch lớn" như vậy diễn ra khoảng một đến hai năm một lần. Vào tháng 6 năm 2022, những người theo dõi bầu trời đã được xem năm hành tinh Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa, Sao Mộc và Sao Thổ  được sắp xếp theo một hướng thẳng hàng hiếm có mà những điều tương tự chưa từng xảy ra kể từ năm 1864.

Trí tuệ nhân tạo đang giúp chúng ta khám phá hệ mặt trời như thế nào

Các nhà khoa học hành tinh đang tìm ra những cách sáng tạo để sử dụng máy học.

Hãy thành thật mà nói robot khám phá không gian dễ dàng hơn nhiều so với con người chúng ta. Rô-bốt không cần không khí trong lành và nước, hoặc mang theo một đống thức ăn để duy trì sự sống. Tuy nhiên, chúng yêu cầu con người điều khiển chúng và đưa ra quyết định. Những tiến bộ trong công nghệ học máy có thể thay đổi điều đó, khiến máy tính trở thành cộng tác viên tích cực hơn trong khoa học hành tinh.

Tuần trước tại Cuộc họp mùa thu của Hiệp hội Địa vật lý Hoa Kỳ (AGU) năm 2022, các nhà khoa học hành tinh và nhà thiên văn học đã thảo luận về cách các kỹ thuật máy học mới đang thay đổi cách chúng ta tìm hiểu về hệ mặt trời của mình , từ việc lập kế hoạch cho sứ mệnh hạ cánh trong tương lai trên mặt trăng băng giá Europa của sao Mộc đến xác định núi lửa trên sao Thủy tí hon .

Học máy là một cách đào tạo máy tính để xác định các mẫu trong dữ liệu, sau đó khai thác các mẫu đó để đưa ra quyết định, dự đoán hoặc phân loại. Một ưu điểm lớn khác của máy tính bên cạnh việc không cần thiết bị hỗ trợ sự sống  là tốc độ của chúng. Đối với nhiều nhiệm vụ trong thiên văn học, con người có thể mất hàng tháng, hàng năm hoặc thậm chí hàng thập kỷ nỗ lực để sàng lọc tất cả các dữ liệu cần thiết. 

Một ví dụ là xác định những tảng đá trong hình ảnh của các hành tinh khác. Đối với một vài tảng đá, thật dễ dàng như nói "Này, có một tảng đá!" nhưng hãy tưởng tượng làm điều đó hàng ngàn lần. Nhiệm vụ sẽ trở nên khá nhàm chán và ngốn rất nhiều thời gian làm việc quý giá của các nhà khoa học. 

Bạn có thể tìm thấy tới 10.000, hàng trăm nghìn tảng đá và việc này rất tốn thời gian, một nhà khoa học hành tinh tại Đại học Stanford ở California cho biết trong buổi nói chuyện tại AGU. Điều quan trọng là phải biết những khối đá lớn này ở đâu để đảm bảo các nhiệm vụ mới có thể hạ cánh an toàn tại điểm đến của họ. Các tảng đá cũng hữu ích cho địa chất, cung cấp manh mối về cách các tác động phá vỡ các tảng đá xung quanh chúng để tạo ra miệng núi lửa.

Máy tính cũng có thể xác định một số hiện tượng hành tinh khác: núi lửa bùng nổ trên Sao Thủy, các xoáy trong bầu khí quyển dày đặc của Sao Mộc và miệng núi lửa trên Mặt Trăng, v.v.

Trong hội nghị, nhà khoa học hành tinh Ethan Duncan, từ Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA ở Maryland, đã chứng minh cách học máy có thể xác định không phải khối đá, mà là khối băng trên mặt trăng băng giá Europa của Sao Mộc. Cái gọi là địa hình hỗn loạn là một vùng trông lộn xộn trên bề mặt Europa, với những khối băng sáng nằm rải rác trên nền tối hơn. Với đại dương ngầm của mình, Europa là mục tiêu hàng đầu của các nhà thiên văn học quan tâm đến sự sống ngoài hành tinh và việc lập bản đồ các khối băng này sẽ là chìa khóa để lập kế hoạch cho các sứ mệnh trong tương lai.

Các nhiệm vụ sắp tới cũng có thể kết hợp trí thông minh nhân tạo như một phần của nhóm, sử dụng công nghệ này để trao quyền cho các tàu thăm dò đưa ra các phản ứng theo thời gian thực đối với các mối nguy hiểm và thậm chí hạ cánh tự động. Hạ cánh là một thách thức khét tiếng đối với tàu vũ trụ và luôn là một trong những thời điểm nguy hiểm nhất của một nhiệm vụ. 

“Bảy phút kinh hoàng' trên Sao Hỏa đó là điều mà chúng tôi nói đến rất nhiều,một nhà khoa học hành tinh tại NASA Goddard, cho biết trong buổi nói chuyện của mình. "Điều đó trở nên phức tạp hơn nhiều khi bạn tiến sâu hơn vào hệ mặt trời. Chúng ta có nhiều giờ liên lạc bị chậm trễ."

Một thông điệp từ tàu thăm dò hạ cánh trên mặt trăng chứa đầy khí mê-tan Titan của Sao Thổ sẽ mất chưa đến một tiếng rưỡi để quay trở lại Trái đất . Vào thời điểm phản hồi của con người đến đích, vòng lặp liên lạc sẽ kéo dài gần ba giờ. Trong một tình huống như hạ cánh cần có phản ứng thời gian thực, kiểu quay lại với Trái đất này sẽ không hiệu quả. Theo Theiling, máy học và AI có thể giúp giải quyết vấn đề này, cung cấp cho tàu thăm dò khả năng đưa ra quyết định dựa trên những quan sát của nó về môi trường xung quanh.

Các nhà khoa học và kỹ sư, chúng tôi không cố loại bỏ các bạn,Những gì chúng tôi đang cố gắng làm là nói rằng, thời gian bạn dành cho dữ liệu đó sẽ là khoảng thời gian hữu ích nhất mà chúng tôi có thể quản lý." Máy học sẽ không thay thế con người, nhưng hy vọng rằng nó có thể là một bổ sung mạnh mẽ cho bộ công cụ khám phá khoa học của chúng ta.

8 cách Kính viễn vọng Không gian James Webb đã cách mạng hóa thiên văn học

Đã gần một năm kể từ khi chiếc kính viễn vọng không gian đầy tham vọng  và tốn kém nhất  từng được chế tạo được phóng về phía điểm ở phía xa của Trái đất so với mặt trời. 

Thậm chí chưa đầy sáu tháng sau khi quan sát, dữ liệu này có tính biến đổi và các nhà khoa học đã sử dụng nó để thực hiện một số khám phá quan trọng và phá kỷ lục. JWST đã được báo trước là một kính thiên văn mang tính cách mạng trước khi nó ra mắt; bây giờ nó đang hoạt động kinh doanh, chúng tôi xem xét một số cách mà nó đã thành công trong việc chuyển đổi thiên văn học .

Để nhìn thấy các photon quý hiếm từ các thiên hà xa nhất trong vũ trụ , kính viễn vọng càng lớn càng tốt — và kính viễn vọng không gian không thể lớn hơn JWST, với gương chính dài 21 foot (6,5 mét). 

Nhưng đó mới chỉ là một nửa công việc, bởi vì một vật thể càng ở xa thì ánh sáng của nó càng bị dịch chuyển đỏ nhiều hơn . Một thiên hà càng ở xa chúng ta, nó càng lùi ra xa chúng ta nhanh hơn do sự giãn nở của vũ trụ, do đó, ánh sáng của nó càng bị kéo dài ra, chuyển ánh sáng về phía bước sóng đỏ hơn. 

Những thiên hà xa nhất, cũng là những thiên hà sớm nhất mà chúng ta có thể nhìn thấy, phát ra ánh sáng bị dịch chuyển hoàn toàn thành các bước sóng cận hồng ngoại vào thời điểm nó đến Trái đất . Chính sự dịch chuyển đỏ này đã thôi thúc các nhà khoa học thiết kế JWST chuyên về ánh sáng cận hồng ngoại và trung hồng ngoại. 

Sự kết hợp giữa gương lớn và tầm nhìn hồng ngoại đã cho phép JWST nhìn thấy các thiên hà xa hơn, sớm hơn so với những gì các nhà thiên văn học từng có trước đây, hứa hẹn sẽ thay đổi hiểu biết của chúng ta về cách các thiên hà này hình thành .

Trước khi JWST ra mắt, thiên hà xa nhất được biết đến là thiên hà có tên GN-z11 . Nó có độ dịch chuyển đỏ là 11,1, tương ứng với việc nhìn thấy thiên hà như cách đây 13,4 tỷ năm, chỉ 400 triệu năm sau Vụ nổ lớn . Đó là giới hạn tuyệt đối mà kính thiên văn trước JWST có thể phát hiện.

Nhưng rất nhanh sau khi dữ liệu đầu tiên từ JWST được công bố, kỷ lục đó đã bị phá vỡ. Các nhà thiên văn học đã tận dụng các cụm thiên hà tiền cảnh như Abell 2744 hoạt động như các thấu kính hấp dẫn: Các vật thể có khối lượng lớn, chẳng hạn như các cụm thiên hà, làm cong không gian bằng lực hấp dẫn của chúng, tạo ra hiệu ứng giống như thấu kính phóng đại giúp khuếch đại ánh sáng từ các vật thể ở xa hơn. Các nhà thiên văn học bắt đầu tìm thấy những vết mờ, màu đỏ ở hậu cảnh của những thấu kính này — và những vết nhòe này hóa ra lại là những thiên hà xa nhất từng thấy. 

Đầu tiên là một thiên hà ở độ dịch chuyển đỏ 12,5, được gọi là GLASS-z12 (GLASS là tên của một chương trình khảo sát cụ thể, "Khảo sát khuếch đại thấu kính grism từ không gian"). Các nhà thiên văn tính toán rằng chúng ta nhìn thấy thiên hà này khi nó tồn tại 13,45 tỷ năm trước, hay 350 triệu năm sau Vụ nổ lớn. 

Các thiên hà với dịch chuyển đỏ thậm chí còn lớn hơn ngay sau đó. Một, có biệt danh là Thiên hà Maisie, được coi là tồn tại chỉ 280 triệu năm sau Vụ nổ lớn, ở độ dịch chuyển đỏ 14,3, trong khi một thiên hà khác, ở độ dịch chuyển đỏ 16,7, được nhìn thấy chỉ 250 triệu năm sau Vụ nổ lớn. Thậm chí đã có những tuyên bố về một thiên hà với độ dịch chuyển đỏ đáng kinh ngạc là 20, nếu được xác nhận thì nó đã tồn tại chỉ 200 triệu năm sau Vụ nổ lớn.

JWST cũng đang làm việc để xác nhận những phát hiện này, sử dụng một công cụ thứ hai để phân tách ánh sáng theo bước sóng. Các nhà thiên văn học đã xác nhận một thiên hà có độ dịch chuyển đỏ 13,2 mà chúng ta thấy khi vũ trụ mới 325 triệu năm tuổi.