Tiểu hành tinh là gì? - Vật Lý Thiên Văn

Tiểu hành tinh là các thiên thể nhỏ hơn hành tinh nhưng lớn hơn thiên thạch và không phải là sao chổi. Sự khác biệt giữa tiểu hành tinh và sao chổi thể hiện khá rõ: Sao chổi có đầu sao chổi (coma—đầu sao chổi có lớp hơi mờ bao bọc) rất khác so với tiểu hành tinh.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 1: 253 Mathilde, tiểu hành tinh loại C có đường kính khoảng 50 km. Tấm ảnh được chụp vào năm 1997 bởi tàu thăm dò NEAR Shoemaker. Credit: NASA.

Thuật ngữ

Theo truyền thống thì các thiên thể nhỏ quay quanh Mặt Trời sẽ được xếp vào tiểu hành tinh, sao chổi hoặc thiên thạch, trong đó tất cả mọi thứ có đường kính nhỏ hơn mười mét đều được xếp vào loại thiên thạch. Trong tiếng Anh từ “asteroid” hầu như không rõ ràng. Nó chưa bao giờ có một định nghĩa chính thức, còn thuật ngữ rộng hơn “minor planet”, tức hành tinh nhỏ hay tiểu hành tinh được hội liên hiệp thiên văn quốc tế (International Astronomical Union) định nghĩa năm 2006, cùng lúc đó thuật ngữ “thiên thể nhỏ trong Hệ Mặt Trời” (small Solar System body) cũng được giới thiệu, từ này dùng để chỉ cả hành tinh nhỏ lẫn sao chổi. Nhiều ngôn ngữ khác lại dùng “planetoid” (từ Hi Lạp nghĩa là “giống hành tinh”), và thuật ngữ này cũng thường được dùng trong tiếng Anh để chỉ các tiểu hành tinh lớn. Từ “planetesimal” cũng có nghĩa tương tự nhưng phổ biến nó được dùng để chỉ các hòn đá tạo nên hành tinh vào thời kỳ đang hình thành nên Hệ Mặt Trời. Một từ khác nữa là “planetule” được nhà địa chất William Daniel Conybeare giới thiệu để chỉ các tiểu hành tinh nhưng ít được sử dụng.

Khi được phát hiện, các tiểu hành tinh được xét như là một nhóm các thiên thể khác biệt so với sao chổi, và không hề có một thuật ngữ nào thống nhất cả hai cho đến khi thuật ngữ “thiên thể nhỏ trong Hệ Mặt Trời” được giới thiệu vào năm 2006. Điểm khác biệt chính giữa tiểu hành tinh và sao chổi là sao chổi có một đầu sao chổi do bề mặt băng đá thăng hoa nhờ tác động của bức xạ từ Mặt Trời. Một vài thiên thể lại nằm ở cả hai danh sách do ban đầu nó được xếp vào loại tiểu hành tinh nhưng sau đó nó lại có dấu hiệu tương tự sao chổi. Ngược lại, một vài (có thể là tất cả) sao chổi cuối cùng cũng bay hơi hết lớp băng đá ở bề mặt và trở thành một tiểu hành tinh. Một điểm khác biệt khác nữa là các sao chổi thường có quỹ đạo lệch tâm rất nhiều so với hầu hết các tiểu hành tinh; các “tiểu hành tinh” có một quỹ đạo lệch tâm rõ ràng thì thường có khả năng nó trở thành sao chổi.

Trong gần hai thế kỷ, từ phát hiện tiểu hành tinh đầu tiên, 1 Ceres (hiện nay đã được xếp vào nhóm hành tinh lùn), và năm 1901 cho đến phát hiện nhân mã đầu tiên, 2006 Chiron năm 1977 (centaur—từ dùng để chỉ các hành tinh nhỏ có tính chất vừa giống tiểu hành tinh mà vừa giống sao chổi. Các nhân mã có thể đi ngang qua hoặc đã đi ngang qua quỹ đạo của một hay nhiều hành tinh khí, và có tuổi thọ khoảng vài triệu năm), tất cả các tiểu hành tinh được biết cho đến nay đều phần lớn thời gian đều nằm trên hoặc gần quỹ đạo của Sao Mộc. Khi các nhà thiên văn bắt đầu tìm kiếm những thiên thể nhỏ nằm xa hơn Sao Mộc, bây giờ gọi là nhân mã, họ đã tìm ra rất nhiều tiểu hàn tinh và đã tranh luận có nên xếp chúng vào một nhóm mới hay không. Sau đó, khi thiên thể ngoài Sao Hải Vương đầu tiên được phát hiện, 1992 QB1, vào năm 1992, và đặc biệt có một lượng lớn các thiên thể tương tự được tìm thấy, nhiều thuật ngữ mới xuất hiện để chỉ các thiên thể này: thiên thể vành đai Kuiper (Kuiper Belt object), thiên thể ngoài Sao Hải Vương (trans-Neptunian object), thiên thể đĩa phân tán (scattered-disc object), và còn nhiều nữa. Những thiên thể này nằm ở khu vực lạnh lẽo ngoài rìa Hệ Mặt Trời, ở đó băng giữ được thể rắn của mình và không thể hiện các tính chất của một sao chổi; nếu các nhân mã hay thiển thể ngoài Sao Hải Vương này đi lại Mặt Trời đủ gần, băng của chúng sẽ thăng hoa và theo truyền thống chúng sẽ được xếp vào nhóm sao chổi.

Những thiên thể ở trong cùng của loại này được gọi là thiển thể vành đai Kuiper, dùng từ “thiên thể” để tránh gọi chúng là tiểu hành tinh hay sao chổi. Người ta cho rằng các thiên thể vành đai Kuiper này có thành phần như một sao chổi, mặc dù chúng giống tiểu hành tinh hơn. Hơn nữa, hầu hết trong số đó đều không có quỹ đạo lệch tâm nhiều như sao chổi và nhiều thiên thể có kích thước lớn hơn nhân sao chổi thông thường nhiều (Vùng đám mây Oort xa hơn rất nhiều mới được coi là nơi sản sinh ra sao chổi). Những quan sát mới đây như các phân tích bụi sao chổi được thu thập từ tàu thăm dò Stardust càng làm mờ hơn vách ngăn giữa sao chổi và tiểu hành tinh, điều này cho thấy rằng có một dải chuyển biến liên tục từ tiểu hành tinh sang sao chổi chứ không phải là một bước nhảy cóc đột ngột.

Các hành tinh nhỏ (minor planet) bên ngoài quỹ đạo của Sao Mộc rất hiếm khi được coi là các “tiểu hành tinh” (asteroid) đích thực nhưng hầu hết chúng lại được gọi là “tiểu hành tinh” trong các bài viết mang tính phổ cập. Ví dụ, trang web của NASA-JPL có đề cập: Chúng tôi gọi các Trojans (các thiên thể nằm ở điểm Lagrange thứ 4 và thứ 5 của Sao Mộc), Nhân Mã (các thiên thể có quỹ đạo giữa Sao Mộc và Sao Hải Vương), và các thiên thể ngoài Sao Hải Vương (có quỹ đạo nằm ngoài so với Sao Hải Vương) là các “tiểu hành tinh”, mặc dù chính xác phải gọi chúng là các “hành tinh nhỏ” chứ không phải gọi là tiểu hành tinh.

Khi hội thiên văn quốc tế giới thiệu các thiên thể nhỏ trong Hệ Mặt Trời vào năm 2006 để gom tất các các thiên thể được xếp vào loại hành tinh nhỏ và sao chổi vào một nhóm, họ cũng tạo ra một nhóm các hành tinh lùn để chỉ các hành tinh nhỏ lớn nhất—các thiên thể này có đủ khối lượng để có dạng hình cầu nhờ lực hấp dẫn của chính mình. Theo hội, “thuật ngữ hành tinh nhỏ sẽ vẫn được dung nhưng thuật ngữ ‘các thiên thể nhỏ trong Hệ Mặt Trời’ sẽ được dung phổ biến hơn.” Hiện nay trong vành đai tiểu hành tinh chỉ có một thiên thể là Ceres có đường kính khoảng 950 km được xếp vào nhóm hành tinh lùn, tuy nhiên có vài tiểu hành tinh lớn như Vesta, Pallas và Hygiea có thể được xếp vào nhóm hành tinh lùn nếu chúng ta biết rõ hơn về hình dạng của chúng.

Tính chất

Các tiểu hành tinh rất có kích thước rất khác nhau, dao động từ 975 km đối với 1 Ceres và trên 500 km đối với 2 Pallas và 4 Vesta xuống đến các hòn đá có đường kính chỉ 10 m. Một vài trong số những tiểu hành tinh lớn nhất có dạng cầu rất giống các hành tinh thu nhỏ. Tuy nhiên hầu hết số còn lại thì có dạng không xác định.

Thành phần vật chất của các tiểu hành tinh khá khác nhau và hầu hết trong số đó vẫn chưa được nghiên cứu. Ceres có thể được cấu tạo từ một nhân đá với lớp băng bao bọc, còn Vesta thì có thể có một nhân sắt-niken, bọc bên ngoài bởi olivine và lớp vỏ bazan, còn 10 Hygiea có nguồn gốc là một thiên thạch cầu có thành phần cacbon không phân biệt được. Nhiều, mà có lẽ là tất cả, tiểu hành tinh là một khối đá được giữ với nhau bằng hấp dẫn yếu ớt. Một vài trong số đó có vệ tinh hoặc là những cặp tiểu hành tinh đôi. Cả ba trường hợp, đều được xếp vào gia đình tiểu hành tinh, có lẽ là kết quả của một vụ va chạm giữa các tiểu hành tinh trước đây.

Chỉ có một tiểu hành tinh, 4 Vesta là có thể nhìn thấy bằng mắt thường, và nó chỉ có thể thấy được khi bầu trời thực sự tối và có vị trí thuận lợi.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 2: Tỷ lệ khối lượng của 12 tiểu hành tinh lớn nhất so với các tiểu hành tinh còn lại trong vành đai tiểu hành tinh. Credit: Kwamikagami at English Wikipedia.

Phân bố trong Hệ Mặt Trời

Trong hàng sa số tiểu hành tinh được phát hiện thì phần lớn trong đó tập trung ở vành đai tiểu hành tinh nằm giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, hầu hết có quỹ đạo lệch tâm thấp (quỹ đạo gần tròn). Vành đai này hiện nay được liệt kê là chứa khoảng 1,1 đến 1,9 triệu tiểu hành tinh lớn hơn 1 km, và hàng triệu tiểu hành tinh nhỏ hơn. Người ta cho rằng những tiểu hành tinh này là phần còn lại của đĩa tiền hành tinh và ở khu vực này các planetesimal không thể tăng trưởng thành hành tinh được do lực hấp dẫn lớn của Sao Mộc. Mặc dù có ít tiểu hành tinh Trojan được phát hiện hơn (các tiểu hành tinh nằm trên quỹ đạo của sao Mộc), nhưng người ta cho rằng ở đây cũng có nhiều tiểu hành tinh như ở vành đai chính.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 3: Vành đai tiểu hành tinh chính màu trắng và tiểu hành tinh Trojan màu xanh. Credit: Mdf at English Wikipedia.

Hành tinh lùn Ceres là thiên thể lớn nhất trong vành đai tiểu hành tinh, với đường kính trên 900km. Thiên thể lớn thứ hai là tiểu hành tinh 2 Pallas và 4 Vesta, cả hai đều có đường kính trên 500 km. thôgn thường Vesta là tiểu hành tinh duy nhất có thể thấy được bằng mắt thường nếu có điều kiện hích hợp. Tuy nhiên, trong một só trường hợp hiếm gặp, một tiểu hành tinh gần trái đất có thể được nhìn thấy mà không cần một dụng cụ hỗ trợ nào đó là 99942 Apophis.

Khối lượng của tất cả các thiên thể trong vành đai tiểu hành tinh chính, nằm ở giữa quỹ đạo Sao Hỏa và Sao Mộc, là vào khoảng 3,0-3,6x10^21 kg, hay bằng khoảng 4 phần trăm khối lượng Mặt Trăng. Trong đó Ceres là 0,95x10^21 kg, bằng khoảng 32 phần trăm khối lượng của vành đai. Thêm ba tiểu hành tinh nặng nhất là 4 Vesta (9%), 2 Pallas (7%) và 10 Hygiea (3%), thì khối lượng của chúng là 51%; trong khi đó ba tiểu hành tinh tiếp theo là 511 Davida (1,2%), 704 Interamnia (1 %), và 52 Europa (0,9%) chỉ thêm vào tổng khối lượng 3 % mà thôi. Số lượng tiếu hành tinh càng về sau tăng càng nhanh đồng thời khối lượng cũng giảm rất nhanh.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 4: Từ trái qua: 4 Vesta, 1 Ceres, Mặt Trăng Trái Đất. Credit: NASA, tổng hợp bởi Urhixidur - enWiki.

Các tiểu hành tinh thuộc các nhóm khác nhau được phát hiện ở ngoài vành đai tiểu hành tinh. Các tiểu hành tinh gần Trái Đất có quỹ đạo gần với quỹ đạo Trái Đất. Các tiểu hành tinh Trojan bị đồng bộ với Sao Mộc bằng lực hấp dẫn, chúng đi trước hoặc đi sau hành tinh này trên quỹ đạo của nó. Một cặp Trojan cũng được tìm thầy trên quỹ đạo Sao Hỏa. Một nhóm tiểu hành tinh giả thuyết mang tên Vulcanoid có quỹ đạo rất gần Mặt Trời, nó nằm trên quỹ đạo của Sao Thủy, tuy nhiên không có tiểu hành tinh nào như vậy được tìm thấy.

Phân loại

Các tiểu hành tinh hầu hết được phân loại dựa trên hai nhân tố: tính chất của quỹ đạo và vạch quang phổ của chúng.

Phân loại theo quỹ đạo

Nhiều tiểu hành tinh được đặt vào các nhóm và gia đình dựa trên tính chất quỹ đạo của nó. Ngoài các nhóm khái quát, thông thường một nhóm các tiểu hành tinh được đặt tên theo tên thành viên đầu tiên được phát hiện. Các nhóm có mối quan hệ động học yếu còn các gia đình thì có mối liên kết chặt hơn và chúng là kết quả của những vụ va chạm khủng khiếp của các tiểu hành tinh trong quá khứ.

Khoảng 30% đến 35% thiên thể trong vành đai chính thuộc vào gia đình động học mà chúng được cho là kết quả của các vụ va chạm tiểu hành tinh trong quá khứ. Một gia đình cũng có thể liên quan đến hành tinh lùn Haumea.

Nửa vệ tinh và các thiên thể móng ngựa

Một vài thiên thể có quỹ đạo móng ngựa kỳ lạ là do chúng có quỹ đạo liên kết với quỹ đạo của Trái Đất hoặc các hành tinh khác. Ví dụ cho các thiên thể loại này là 3753 Cruithne và 2002 AA29. Mẫu quỹ đạo này được phát hiện lần đầu tiên là giữa hai vệ tinh sao Thổ là Epimetheus và Janus.

Đôi khi các thiên thể móng ngựa (horseshoe object) này lại trở thành nửa vệ tinh (Quasi-satellite) trong vài thập kỷ hay vài thế kỷ, sau đó nó trở lại trạng thái ban đầu. Cả Trái Đất và Sao Kim đều có các nửa vệ tinh.
Các thiên thể loại này nếu chúng thuộc Trái Đất hay Sao Kim hay thậm chí là theo lí thuyết là cả Sao Thủy nữa thì sẽ được xếp và nhóm tiểu hành tinh Aten. Tuy nhiên các thiên thể có tính chất tương tự cũng có ở các hành tinh bên ngoài nữa.

Phân loại theo quang phổ

Năm 1975, một hệ thống phân loại tiểu hành tinh dựa trên màu sắc, suất phân chiếu (albedo), và dạng quang phổ được thiết lập bởi Clark R. Chapman, David Morrison, và Ben Zellner. Những tính chất này được cho rằng chúng có liên quan đến thành phần vật chất bề mặt của tiểu hành tinh. Hệ thống phân loại ban đầu có ba nhóm: loại C cho các thiên thể cacbon màu tối (chiếm 75% số tiểu hành tinh được biết hiện nay), loại S cho các thiên thể đá (chứa silicat) (chiếm 17% tiểu hành tinh được biết) và U cho các thiên thể không thuộc loại C và S. Các phân loại này sau đó được nới rộng ra để thêm nhiều loại tiểu hành tinh khác. Số lượng loại tiếp tục tăng khi có ngày càng nhiều tiểu hành tinh được nghiên cứu.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 5: Tấm hình chụp 433 Eros cho thấy một đầu một đầu tròn của nó và rãnh ở giữa. Các bề mặt có đường kính 35 m có thể thấy rõ trong hình. Credit: NASA/NEAR Project (JHU/APL).

Hai nguyên tắc phân loại được sử dụng phổ biến hiện nay là phân loại Tholen và SMASS. Người sang tạo ra là David J. Tholen vào năm 1984, và dựa trên dữ liệu của một cuộc khảo sát tám màu về tiểu hành tinh trong những năm 1980. Kết quả cho ra 14 nhóm tiểu hành tinh. Năm 2002, một cuộc khảo sát quang phổ nhỏ các tiểu hành tinh trong vành đai chính đã làm cho phiên bản của Tholen tăng lên 24 loại. Các hai các h phân loại đều có ba nhóm chính là C, S và X, trong đó X chỉ các tiểu hành tinh có kim loại chiếm phần lớn, tương tự loại M. Đồng thời trong đó còn có các nhóm nhỏ hơn.

Ghi nhớ rằng tỷ lệ các tiểu hành tinh nằm trong các loại quang phổ khác nhau không biểu thị tỉ lệ của tất cả các tiểu hành tinh thuộc loại đó trong tự nhiên; một vài loại dễ phát hiện hơn loại khác nên mới tạo ra tỉ lệ này.

Vấn đề của cách phân loại quang phổ

Về cơ bản, cấc phân loại quang phổ dựa trên thành phần cấu tạo của tiểu hành tinh. Tuy nhiên việc phậ loại các nhóm quang phổ không phải lúc nào cũng chính xác và nó thay đổi dựa trên cách phân loại đang được dùng, điều này dễ dẫn đến lầm lẫn. Các tiểu hành tinh thuộc các nhóm khác nhau thì có thành phần vật chất khác nhau, tuy nhiên lại không ai dám khẳng định các tiểu hành tinh thuộc các nhóm giống nhau lại có thành phần vật chát giống nhau.

Hiện nay, việc phân loại theo quang phổ vẫn dựa trên những kết quả từ các cuộc khảo sát quang phổ vào những năm 1990. Các nhà khoa học vẫn chưa thể tìm ra cách phân loại hiệu quả hơn, phần lớn là do khó khăn trong việc thống nhất các đo đạc chính xác ở một lượng lớn tiểu hành tinh mẫu.

Khám phá

Tiểu hành tinh được đặt tên đầu tiên là 1 Ceres được phát hiện vào năm 1801 bởi Giuseppe Piazzi, và ban đầu nó được coi là một hành tinh. Sau đó các thiên thể tương tự được phát hiện, với các kính thiên văn, chúng lại có dạng những chấm sáng như các vì sao chứ không hề có dạng đĩa như các hành tinh, tuy nhiên chúng lại khác với các vì sao do có vận tốc lớn. William Herschel đã đặt cho chúng cái tên asteroid, dựa trên từ Hi Lạp αστεροειδής, có nghĩa giống sao, dạng sao.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 6: 243 Ida và mặt trăng của nó Dactyl, vệ tinh đầu tiên của một tiểu hành tinh được phát hiện. Credit: NASA/JPL - NASA planetary photojournal.

Lịch sử các phương pháp

Phương pháp phát hiện tiểu hành tinh có bước tiến vượt bậc trong vòng hai thế kỷ trước.

Vào những năm cuối thế kỷ 18, Baron Franz Xaver von Zach đã tổ chức ra một nhóm gồm 24 nhà thiên văn để tìm kiếm hành tinh thất lạc được dự đoán nằm ở 2,8 AU tính từ Mặt Trời theo định luật Titius-Bode, một phần của kết quả cuộc khám phá này được lập ra bởi William Herschel vào năm 1781 phát hiện ra Thiên Vương Tinh ở khoảng cách lớn hơn nhiều nhưng vẫn đúng trong dãy số được dự báo của định luật. Công việc này đòi hỏi một bản đồ sao vẽ tay cho tất cả các ngôi sao thấy được nằm trên đường hoàng đạo. Trong nhiều đên, bầu trời được vẽ đi vẽ lại và tất cả các thiên thể chuyển động sẽ được (hi vọng) phát hiện ra. Chuyển động dự báo của thiên thể thất lạc này là khoảng 30 giây một giờ, khá nhanh đối với những người quan sát.

Tuy nhiên, tiểu hành tinh đầu tiên, 1 Ceres, lại không được phát hiện bởi một thành viên của nhóm, mà lại là Giuseppe Piazzi phát hiện tình cờ vào năm 1801, ông là giám đốc đài quan sát Palermo ở Sicily. Ông khám phá ra một thiên thể giống sao mới ở Taurus và theo dõi sự thay đổi vị trí của thiên thể này trong nhiều đêm. Cộng sự của ông, Carl Friedrich Gauss, đã dùng những quan sát này để tính toán vị trí chính xác của thiên thể này so với Trái Đất. Tính toàn của Gauss đã xác định nó nằm giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, Piazzi đặt tên nó là Ceres, theo tên vị nữ thật nông nghiệp của Roman.

Ba tiểu hành tinh khác (2 Pallas, 3 Juno, và 4 Vesta) được phát hiện vào vài năm sau đó, trong đó Vesta là vào năm 1807. Sau tám năm không có phát hiện mới sau đó, hầu hết các nhà thiên văn học đã cho rằng không còn thiên thể nào khác và ngừng các hoạt động tìm kiếm.

Tuy nhiên, Karl Ludwig Hencke lại nghĩ ngược lại và bắt đầu tìm kiếm thêm tiều hành tinh vào năm 1830. Mười lăm năm sau, ông tìm thấy 5 Astraea, tiểu hành tinh mới đầu tiên trong 38 năm. Ông cũng tìm thấy 6 Hebe gần hai năm sau đó. Sau sự kiện này, các nhà thiên văn khác lại tham gia tìm kiếm và có ít nhất một tiểu hành tinh được tìm thấy mỗi năm kể từ đó (chỉ trừ thời điểm chiến tranh 1945). Các nhà săn tiểu hành tinh nổi tiếng gần đây là 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, the anh em Henry và Auguste Charlois.

Năm 1891, Max Wolf phát triển việc sử dụng ảnh thiên văn để tìm tiểu hành tinh, đây là những đĩa ảnh dài có những sọc ngắn. Việc này đã làm tăng mạnh tỷ lệ tìm thấy tiểu hành tinh so với phương pháp cũ: riêng Wolf đã tìm thấy 248 tiểu hành tinh, bắt đầu bằng 323 Bruicia, trước thời điểm đó cả thế giới chỉ có hơn 300 tiểu hành tinh được tìm thấy. Một thế kỷ sau đó chỉ có vài ngàn tiểu hành tinh được xác định, đặt tên và đánh số thứ tự. Vẫn còn nhiều tiểu hành tinh nữa, nhưng hầu hết các nhà thiên văn học không lưu tâm đến chúng, và gọi chúng là “những con bọ trên bầu trời”.

Phương pháp thủ công của những năm 1900

Cho đến năm 1998, các tiểu hành tinh được khám phá bằng một quá trình gồm bốn bước. Đầu tiên, một vùng trời được chụp bằng kính viễn vọng trường rộng, hay Astrograph. Các cặp hình được chụp, thông thường là cách nhau một tiếng. Những cặp hình có thể được chụp trong nhiều ngày. Bước thứ hai, hai tấm phim của cùng một khu vực sẽ được chiếu lên bằng một kính nhìn nổi (stereoscope). Bất kỳ thiên thể nào quay quanh Mặt Trời cũng sẽ di chuyển chậm chạp giữa hai tấm phim này. Qua kính nhìn nổi, hình ảnh của thiên thể đó sẽ nổi nhẹ lên trên nền trời sao. Thứ ba, khi một thiên thể di động được phát hiện, vị trí của nó sẽ được xác định bằng một kính hiển vi điện tử. Vị trí sẽ được tính ra bằng tương quan của nó với các ngôi sao đã biết.

Ba bước đầu tiên không tạo thành phát hiện tiểu hành tinh: người quan sát đó chỉ mới tìm thấy sự xuất hiện, nó được đặt theo tên tạm thời (provisional designation), gồm năm phát hiện, một chữ cái của tuần khám phá, và cuối cùng là một chữ và số để chỉ thứ tự của khám phá (ví dụ: 1998 FJ74).

Bước cuối cùng của khám phá này là gửi vị trí và thời gian quan sát đến Trung Tâm Hành Tinh Nhỏ (Minor Planet Center), ở đó các chương trình của máy tính sẽ tính toán sự xuất hiện này với các sự xuất hiện trước đó để xem chúng có tạo thành một quỹ đạo đơn lẻ không. Nếu có, thiên thể sẽ được ghi vào danh sách và người đầu tiên tìm thấy sự xuất hiện sẽ là coi là người phát hiện và được vinh dự đặt tên thiên thể theo sự chấp thuận của hội thiên văn quốc tế.

Phương pháp dùng máy tính

Mối quan tâm ngày trong việc tìm kiếm các tiểu hành tinh có quỹ đạo cắt qua quỹ đạo Trái Đất mà có thể gây ra va chạm càng ngày càng tăng. Có ba nhóm tiểu hành tinh gần Trái Đất quan trọng là Apollos, Amors, và Atens. Nhiều kế hoạch làm lệch tiểu hành tinh đã được đề ra ngay từ đầu những năm 1960.

Tiểu hành tinh gần Trái Đất 433 Eros được phát hiện khá lâu là vào năm 1898 và đến những năm 1930 một loạt các thiên thể tương tự xuất hiện. Những thiên thể đó là: 1221 Amor, 1862 Apollo, 2101 Adonis, và cuối cùng là 69230 Hermes chúng có lần tiến đến gần Trái Đất với khoảng cách chỉ 0,005 AU vào năm 1937. Các nhà thiên văn bắt đầu nhận ra khả năng va chạm với Trái Đất.
Hai sự kiện ở các thập niên sau đó đã gióng lên hồi chuông cảnh báo: khả năng có thực ngày càng tăng của giả thuyết của Walter Alvarez về một vụ va chạm với tiểu hành tinh trong quá khứ đã tiêu diệt đa số sự sống trên Trái Đất, và việc quan sát thấy sao chổi Shoemaker-Levy 9 đâm vào Sao Mộc vào năm 1994. Quân đội Mỹ cũng tiết lộ rằng vệ tinh quân đội của mình, dùng để thăm dò các vụ nổ hạt nhân, cũng phạt hiện ra hàng trăm thiên thể từ một đến 10 met bay vào bầu khí quyển của Trái Đất.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 7: 2004 FH là chấm sáng di chuyển ở giữa; vật thể tạo vệt dài trong tấm hình là một vệ tinh nhân tạo. Credit: Stefano Sposetti, Raoul Behrend, Geneva Observatory, NASA.

Những sự kiện này giúp đẩy nhanh việc đưa vào không gian hệ thống tự động có năng suất cao chứa camera sử dụng công nghệ CCD (Charge-Coupled Device) và máy tính kết nối trực tiếp với kính thiên văn. Từ năm 1998, rất nhiều tiểu hành tinh lớn được phát hiện ra bằng hệ thống tự động này. Danh sách các nhóm sử dụng hệ thống này gồm:

  • Đội tìm kiếm tiểu hành tinh gần Trái Đất Lincoln (Lincoln Near-Earth Asteroid Research) (LINEAR)
  • Đội thăm dò tiểu hành tinh gần trái Đất (Near-Earth Asteroid Tracking) (NEAT)
  • Quan sát không gian (Spacewatch)
  • Đội tìm kiếm thiên thể gần Trái Đất của đài quan sát Lowell (Lowell Observatory Near-Earth-Object Search) (LONEOS)
  • Khảo sát bầu trời Catalina (Catalina Sky Survey) (CSS)
  • Đội khảo sát thiên thể gần Trái Đất Campo Imperatore (Campo Imperatore Near-Earth Objects Survey) (CINEOS)
  • Liên hợp bảo vệ không gian Nhật Bản (Japanese Spaceguard Association)
  • Khảo sát tiểu hành tinh Asiago-DLR (Asiago-DLR Asteroid Survey) (ADAS)

Chỉ riêng hệ thống LINEAR cũng đã phát hiện tổng cộng 97.470 tiểu hành tinh vào 18/12/2008. Các hệ thống tự động phát hiện được 4711 tiểu hành tinh gần trái đất, trong đó có 600 tiểu hành tinh có đường kính hơn 1 km. Số lượng phát hiện đạt đỉnh vào năm 2000, có đến 38.679 tiểu hành tinh được đánh số, và sau đó giảm nhanh chóng (719 hành tinh nhỏ được đánh số vào năm 2007).

Đặt tên

Một tiểu hành tinh mới được phát hiện sẽ được đặt tên tạm thời (ví dụ 2002 AT4). Một khi xác định được quỹ đạo của tiểu hành tinh, nó được đánh số, và có thể được đặt tên (433 Eros). Theo quy tắt sẽ có dấu ngoặc đơn quanh con số, nhưng thông thường người ta bỏ qua dấu ngoặc này.

Thăm dò

Trước kỷ nguyên không gian, các thiên thể trong vành đai tiểu hành tinh chỉ là những chấm sáng đối với những kính thiên văn lớn nhất và hình dạng cũng như bề mặt của nó vẫn là một bí ẩn. Hiên nay, những ống kính thiên văn mặt đất hiện đại nhất và kính thiên văn vũ trụ Hubble đã có thể phân tích một phần nhỏ trên bề mặt của những tiểu hành tinh lớn nhất tuy nhiên ngay cả đối với chúng thì các tiểu hành tinh hầu như vẫn là một giọt nước mờ nhạt. Các thông tin hạn chế về hình dáng và thành phần cấu tạo của các tiểu hành tinh có thể được giải quyết bằng những đường cong ánh sáng (light curve) (là sự thay đổi độ sáng khi chúng xoay tròn) và vạch quang phổ của chúng, kích thước của cấc tiểu hành tinh có thể tính toán được bằng quãng thời gian che khuất các ngôi sao (xảy ra khi tiểu hành tinh đi ngang qua một ngôi sao nào đó). Hình ảnh radar cũng cho những thông tin hữu ích về hình dáng và thông số tự quay của các tiểu hành tinh, đặc biệt là những tiểu hành tinh gần Trái Đất.

Tấm hình cận cảnh của một thiên thể giống tiểu hành tinh đầu tiên được chụp bởi tàu thăm dò Mariner 9, nó chụp Phobos và Deimos, hai mặt trăng nhỏ của Sao Hỏa, chúng có khả năng là những tiểu hành tinh bị Sao Hỏa giữ lại. Những tấm hình này cho thấy hình dáng không xác định, gần như củ khoai tây của các tiểu hành tinh, tương tự với các mặt trăng nhỏ của các hành tinh khí khổng lồ được chụp bởi tàu thăm dò Voyager.

Tiểu hành tinh thực sự đầu tiên được chụp cận cảnh là 951 Gaspre vào năm 1991, tiếp theo là năm 1993 với 243 Ida và mặt trăng của nó Dactyl, tất cả đều được chụp bởi tàu thăm dò Galileo khi nó đi đến Sao Mộc

Tàu thăm dò tiểu hành tinh đầu tiên là NEAR Shoemaker, nó chụp 253 Mathilde vào 1997, trước khi vào quỹ đạo quanh 433 Eros, cuối cùng là đáp lên bề mặt của nó vào năm 2001.

Các cuộc gặp tiểu hành tinh ngắn trên đường đi của các tàu thăm dò đến vị trí khác còn có 9969 Braille (tàu Deep Space 1 năm 1999) và 5535 Annefrank (tàu Stardust năm 2002).

Tháng 9 năm 2005, tày thăm dò Hayabusa của Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu kỹ lượng 25143 Itokawa và có thể nó sẽ mang mẫu bề mặt của tiểu hành tinh này về Trái Đất. Nhiệm vụ của Hayabusa đang gặp khó khăn, bao gồm việc hỏng hai trong số ba bánh xe điều khiển, làm nó gặp khó khăn trong việc hướng tới Mặt Trời để lấy năng lượng. Tiếp theo đó, chuyến tiếp cận tiểu hành tinh tiếp theo sẽ là của tàu thăm dò Rosetta của châu Âu (phóng vào năm 2004), nó bay ngang qua 2867 Šteins năm 2008 và sẽ đến 21 Lutetia năm 2010.

Tháng 9 năm 2007, NASA đã khỏi động nhiệm vụ Dawn, tàu thăm dò này sẽ đi vào quỹ đạo của hành tinh lùn Ceres và tiểu hành tinh 4 Vesta năm 2011-2015, nhiệm vụ này cũng có thể mở rộng ra với 2 Pallas.

Nhiều người cho rằng tiểu hành tinh sẽ là mỏ vật liệu chính trong tương lai mà khi đó vật liệu trên Trái Đất đã cạn kiệt, hay chúng sẽ cung cấp vật liệu việc sinh sống trong không gian. Vật liệu rất nặng và rất đắt tiền để phóng lên từ Trái Đất vì vậy một ngày nào đó con người sẽ khai thác từ các tiểu hành tinh và dùng cho việc xây dựng trong không gian.

Nguồn: Wikipedia tiếng Anh

Cựu thành viên CLB Thiên văn Bách khoa - PAC (nay là CLB Thiên văn học Đà Nẵng - DAC); Cựu sinh viên trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng (khoá 06).


Bài viết cùng chuyên mục

Bài viết xem nhiều

Bài viết nổi bật

Bài viết ngẫu nhiên