Một sao chổi xanh đang tiến đến trái đất từ rìa thái dương hệ

Hình chụp đêm 15 tháng 7, 2020 cho thấy sao chổi xanh C/2020 F3 được chỉ cho xem trên bàu trời bằng tia sáng laser màu xanh tại Đài Thiên Văn Haute-Provence Observatory ở miền nước Pháp. (Clement Mahoudeau/ AFP via Getty Images)

Lần cuối cùng Sao Chổi C/2022 E3 (ZTF) đi ngang qua trái đất, chỉ có người tiền sử Neanderthal lang thang nơi đây. Được các nhà thiên văn học có trụ sở tại Hoa Kỳ khám phá vào tháng 3 năm 2022, sao chổi có màu xanh ngọc được cho là đã đi qua thái dương hệ lần cuối vào khoảng 50,000 năm trước. Nó đã đi ngang qua mặt trời mới đây vào ngày 12 tháng 1 và sẽ bay cách trái đất vỏn vẹn 27 triệu dặm vào ngày 1 tháng 2 trên đường ra khỏi thái dương hệ. 

Sinh viên hậu đại học ngành Thiên Văn Học Carrie Holt của Đại Học Maryland và giáo sư thiên văn học Matthew Knight của Học Viện Hải Quân Hoa Kỳ đã đến Flagstaff, Arizona để quan sát sao chổi từ Đài Thiên Văn Lowell vào tuần trước.

Cô Holt nói, “Vì sao chổi này di chuyển khá gần trái đất nên chúng tôi có cơ hội tuyệt vời để nghiên cứu một cái nhìn chi tiết hơn về thành phần và cấu trúc của ngôi sao, đám mây khí và bụi bao quanh nhân sao chổi.”

Sao chổi bao gồm các chất lạnh dễ bay hơi, chẳng hạn như nước và băng carbon dioxide, xung quanh một hạt nhân là chất đá được kéo ra từ đĩa tiền hành tinh đã hình thành các hành tinh hàng tỷ năm trước. Các nhà thiên văn học có thể khó tìm thấy chúng cho đến khi chúng đến đủ gần mặt trời để các chất dễ bay hơi bắt đầu bay đi, quá trình mà các vật liệu thải khí tạo ra bọc của sao chổi và hình thành đuôi của nó.

Ông Scott Sheppard, nhà thiên văn học tại Viện Khoa Học Carnegie, cho biết, “Chúng thực sự sáng lên khi hơi nước đóng băng trên bề mặt của chúng bay hơi." Ông lưu ý rằng hầu hết các sao chổi thậm chí không đủ ấm để bắt đầu bốc hơi khí cho đến khi chúng ở trong quỹ đạo của Sao Thổ.

Chất liệu của băng sao chổi cũng có thể xác định sự xuất hiện của nó. Theo Holt, màu xanh lục của Sao Chổi C/2022 E3 (ZTF) thường thấy trong số các loại của nó, và là do sự hiện diện của carbon diatomic, “phát ra ánh sáng xanh lục khi nó tương tác với bức xạ cực tím từ mặt trời”.

Mặc dù đã có một khoảng thời gian cách đây hàng thế kỷ khi các thợ săn sao chổi chuyên nghiệp và tài tử chia sẻ các thiết bị quan sát sao tương tự nhau, hầu hết các sao chổi ngày nay đều được phát hiện nhờ các cuộc khảo sát bầu trời bằng kỹ thuật số chuyên nghiệp. Chẳng hạn, Sao chổi C/2022 E3 (ZTF) được phát hiện bởi Cơ Sở Zwicky Transient ở California, một đài quan sát quét toàn bộ bầu trời phía bắc hai ngày một lần để tìm kiếm những thay đổi - chẳng hạn như sự xuất hiện của một sao chổi đột ngột sáng lên.

Holt giải thích, “Một số khám phá về sao chổi bên ngoài các cuộc khảo sát này thường được tìm thấy bởi các nhà thiên văn tài tử đang tìm kiếm ở những vùng trên bầu trời, nơi các cuộc khảo sát thường không đến được, chẳng hạn như gần mặt trời. Vào năm 2020, nhà thiên văn học tài tử Michael Mattiazzo đã phát hiện ra C/2020 F8 (SWAN) bằng cách kết hợp dữ liệu từ Đài Quan Sát Mặt Trời và Nhật Quyển, hay vệ tinh SOHO, một dự án chung của NASA và Cơ Quan Vũ Trụ Châu Âu.

Theo ông Sheppard, có hai quần thể sao chổi chính trong thái dương hệ. Có những sao chổi thuộc họ Sao Mộc, có quỹ đạo ngắn khoảng 20 năm hoặc lâu hơn và hiếm khi di chuyển xa hơn nhiều so với quỹ đạo của hành tinh khí khổng lồ. Và sau đó là các sao chổi chu kỳ dài, một danh mục bao gồm C/2022 E3 (ZTF).

Sheppard nói, “Quỹ đạo của chúng đưa chúng vượt ra ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương. Chúng có những quỹ đạo rất dài, có thể mất hàng nghìn năm để đi qua. So với sao chổi chu kỳ ngắn, sao chổi chu kỳ dài cũng di chuyển nhanh hơn nhiều so với trái đất trong thời gian chúng ở trong thái dương hệ bên trong, đạt tốc độ khoảng 40 dặm một giây. Thời gian của sao chổi ngắn chỉ trung bình gần 10 dặm một giây.

Khi một hiện tượng như C/2022 E3 (ZTF) được phát hiện, tọa độ sẽ được gửi đến Trung Tâm Hành Tinh Nhỏ, một tổ chức quốc tế chuyên theo dõi sao chổi, tiểu hành tinh và các thiên thể nhỏ khác trong thái dương hệ. Theo Knight, trung tâm sử dụng phần mềm để xác định vị trí của sao chổi mới và chiếu đường quỹ đạo cũng như độ dài hoặc chu kỳ cho nó. Điều này cũng có thể cho phép các nhà khoa học dự đoán thời điểm một sao chổi sẽ đi qua gần mặt trời và trái đất nhất.

Ông nói, “Cần có một lượng dữ liệu tốt để xác định một cách đáng tin cậy khoảng thời gian đó là bao lâu. Độ dài của dữ liệu cần thiết thay đổi tùy theo đối tượng, nhưng thông thường cần vài tuần hoặc vài tháng trước khi chúng tôi có cách biết chắc chắn về khoảng thời gian đó.”

Sau khi quan sát Sao Chổi C/2022 E3 (ZTF) từ tháng 3 năm ngoái, các nhà thiên văn học khá tin tưởng rằng đây là một sao chổi chu kỳ dài với chu kỳ quỹ đạo khoảng 50.000 năm. Điều này có nghĩa là nó có khả năng bắt nguồn từ Đám Mây Oort, một lớp vỏ ngoài xa gồm các vật thể băng giá bao bọc thái dương hệ của chúng ta ở khoảng cách lớn hơn 2.000 lần so với khoảng cách từ mặt trời đến trái đất.

“Đám Mây Oort chưa bao giờ được quan sát trực tiếp, nhưng người ta cho rằng nó được tạo thành từ nhiều sao chổi trên quỹ đạo tròn,” Holt nói. “Tương tác hấp dẫn của các ngôi sao đi qua hoặc thủy triều thiên hà có thể làm nhiễu loạn các sao chổi này vào quỹ đạo hình ellip.

Và chính nguồn gốc ở ngoại vi thái dương hệ của chúng ta đã khiến sao chổi trở thành một tâm điểm nghiên cứu thú vị. “Chúng ta nghiên cứu sao chổi vì chúng là những viên gạch xây dựng còn sót lại của quá trình hình thành hành tinh, phần lớn thời gian sống của chúng tương đối chưa được giải quyết trong thái dương hệ lạnh giá bên ngoài. Khi một sao chổi đi vào thái dương hệ bên trong và bắt đầu thoát khí, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về các điều kiện tồn tại trong quá trình hình thành hành tinh. Chúng ta muốn hiểu thái dương hệ của chúng ta hình thành như thế nào.”

Nếu bạn đủ may mắn để nhìn thấy sao chổi C/2022 E3 (ZTF)—hãy tìm kiếm ánh sáng màu xanh lục trên bầu trời phía bắc sau khi mặt trời lặn bằng ống nhòm hoặc kính thiên văn nhỏ—hãy lưu ý rằng bạn đang chứng kiến quá trình mở nắp thời gian từ từ trước khi Trái Đất hình thành.