Với số lượng ngoại hành tinh được phát hiện đã vượt qua mốc 6.000, các nhà thiên văn học đang chuẩn bị cho những phát hiện mới trong những năm tới khi các kỹ thuật tìm kiếm ngoại hành tinh ít được khai thác bắt đầu được sử dụng mạnh mẽ, bổ sung thêm vào dữ liệu khổng lồ thu được từ các khảo sát quang trắc.
“Chúng ta đã phát hiện 6.000 hành tinh, nhưng chưa có hành tinh nào giống Trái Đất. Khi người ta hỏi tại sao chúng ta vẫn tiếp tục tìm kiếm trong khi đã có 6.000 hành tinh, câu trả lời là vì chúng ta vẫn chưa tìm thấy một hành tinh thực sự giống Trái Đất. Tuy nhiên, nhiều sứ mệnh sắp tới được thiết kế chuyên biệt để làm điều đó”, nhà thiên văn Aurora Kesseli (Caltech), người đang làm việc tại NASA Exoplanet Archive – nơi lưu trữ và thống kê các ngoại hành tinh đã được xác nhận – chia sẻ với Space.com
Một số sứ mệnh săn tìm ngoại hành tinh mới đang ở giai đoạn cuối cùng trước khi phóng. Đầu tiên sẽ là PLATO của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), dự kiến ra mắt vào tháng 12/2026 với mục tiêu tìm kiếm các hành tinh đá có kích thước tương đương Trái Đất nằm trong vùng có thể sinh sống quanh sao chủ. Một năm sau, Kính viễn vọng Không gian Nancy Grace Roman của NASA sẽ được phóng tới điểm Lagrange L2, cùng vị trí với PLATO và Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST). Dù là một kính đa dụng, Roman sẽ tập trung vào việc phát hiện các hành tinh thông qua vi thấu kính hấp dẫn. Đến năm 2028, Trung Quốc dự kiến sẽ phóng sứ mệnh Earth 2.0, cũng hướng đến điểm L2 để tìm kiếm các hành tinh giống Trái Đất quanh những ngôi sao tương tự Mặt Trời.
Với cả ba sứ mệnh này hoạt động song song, cùng với TESS hiện vẫn đang vận hành, các nhà khoa học sẽ sớm phải đối mặt với một “đợt khủng hoảng dữ liệu” mới. Kesseli cho biết: “Thách thức lớn nhất với Exoplanet Archive sẽ là xử lý số lượng hành tinh khổng lồ từ PLATO, Earth 2.0 và Roman. Chúng tôi dự đoán sẽ có khoảng 100.000 ứng viên hành tinh từ những sứ mệnh này”. Khi đó, tổng số 6.022 hành tinh hiện có (tính đến đầu tháng 10) sẽ tăng vọt trong vài năm tới. Thậm chí, chỉ đến cuối năm 2026, con số này có thể tăng thêm vài nghìn khi sứ mệnh Gaia của ESA công bố danh mục ứng viên ngoại hành tinh được phát hiện bằng kỹ thuật đo đạc vị trí sao – phương pháp xác định vị trí và chuyển động của sao do tác động hấp dẫn của hành tinh quay quanh.
Trong kỹ thuật vận tốc xuyên tâm để tìm kiếm ngoại hành tinh – phương pháp đã giúp phát hiện 51 Pegasi b, ngoại hành tinh đầu tiên được biết đến là quay quanh một ngôi sao giống Mặt Trời – các nhà thiên văn học đo sự dịch chuyển Doppler trong chuyển động tinh vi của ngôi sao, khi nó dao động tiến gần rồi lùi xa chúng ta trong quá trình chuyển động quanh tâm khối lượng chung với (các) hành tinh quay quanh nó. Trong khi đó, với kỹ thuật đo đạc vị trí sao (astrometry), thay vì đo chuyển động xuyên tâm của ngôi sao, các nhà thiên văn học sẽ đo chuyển động ngang của nó trên bầu trời, khi ngôi sao bị kéo nhẹ về nhiều hướng khác nhau bởi lực hấp dẫn của các hành tinh đang quay quanh.
Hiện tại, chỉ có dưới 10 ngoại hành tinh được phát hiện bằng kỹ thuật này vì chuyển động ngang của sao là rất nhỏ. Tuy nhiên, Gaia là cuộc khảo sát đo đạc vị trí sao nhạy nhất từ trước đến nay, và sẽ tăng mạnh số lượng hành tinh được tìm thấy bằng astrometry – chủ yếu là các hành tinh khí khổng lồ, vì chúng có lực hấp dẫn đủ mạnh để làm sao chủ dao động rõ rệt.
Kính viễn vọng Không gian Roman sẽ nhạy hơn nhiều với các thế giới giống Trái Đất. Gương chính của nó có đường kính 2,4 mét, được thiết kế để thực hiện các khảo sát góc rộng, trái ngược với trường nhìn hẹp của Kính viễn vọng Không gian Hubble, dù cả hai có kích thước gương tương đương nhưng hình dạng khác nhau. Khi hướng tầm nhìn về tâm Dải Ngân Hà, Roman sẽ quan sát được vô số ngôi sao trong cùng một khung hình, đủ để tăng cơ hội bắt gặp hiện tượng thấu kính hấp dẫn vi mô.
Vi thấu kính hấp dẫn là một dạng thấu kính hấp dẫn quy mô nhỏ. Chúng ta đã quen với việc nhìn thấy những vòng sáng hay cung sáng của các thiên hà bị uốn cong và phóng đại do khối lượng khổng lồ của một thiên hà hay cụm thiên hà khác ở phía trước.Tuy nhiên, các hành tinh cũng có thể bẻ cong không gian đủ mạnh để bẻ cong ánh sáng của những ngôi sao nền ở phía sau. Sự thẳng hàng phải chính xác tuyệt đối mới có thể xảy ra hiện tượng này — và nó chỉ kéo dài trong thời gian ngắn. Nhưng nhờ quan sát hàng triệu ngôi sao cùng lúc, Roman được kỳ vọng sẽ phát hiện ra hàng loạt sự kiện như vậy.
Đáng tiếc là chúng ta sẽ không thể theo dõi những hành tinh này sau khi nó và ngôi sao nền không còn thẳng hàng trong tầm nhìn của chúng ta. Một phần nguyên nhân là đa số những hành tinh này ở rất xa. “Chúng nằm trong vùng phình của Ngân Hà” – Kesseli cho biết. Tuy nhiên, lý do chính là trong suốt sự kiện vi thấu kính hấp dẫn, chúng ta thực ra không hề nhìn thấy hành tinh, thậm chí ngôi sao mà nó quay quanh cũng thường quá mờ để quan sát. Tất cả những gì chúng ta thấy chỉ là một ngôi sao nền bỗng sáng lên trong chốc lát do ánh sáng của nó bị phóng đại lần lượt bởi ngôi sao tiền cảnh và hành tinh đi cùng ngôi sao đó. Hành tinh càng nặng, ngôi sao nền càng sáng mạnh hơn và khoảng cách giữa hai đợt sáng càng lớn thì hành tinh đó càng xa sao chủ. Thực tế, phương pháp này đặc biệt nhạy với các hành tinh nằm xa sao chủ, bao gồm các hành tinh giống Trái Đất trong vùng có thể sinh sống.
Các sự kiện vi thấu kính hấp dẫn sẽ giúp cung cấp số liệu thống kê về mức độ phổ biến của các hành tinh cỡ Trái Đất trong vùng có thể sinh sống quanh các sao giống Mặt Trời. Tuy nhiên, để tìm hiểu sâu hơn về những thế giới như vậy, các nhà thiên văn cần phát hiện ra một hành tinh ở gần hơn để có thể nghiên cứu bằng kính viễn vọng.
Kính viễn vọng tiếp theo của NASA – Habitable Worlds Observatory (HabEx) – được xem là bước tiếp theo trong hành trình tìm kiếm Trái Đất thứ hai. Theo kế hoạch, HabEx sẽ có gương đường kính 8 mét, lớn hơn JWST (6,5 m), cùng coronagraph và tấm chắn sao để che ánh sáng từ sao chủ, cho phép quan sát trực tiếp hành tinh. Dù những hành tinh đó vẫn chỉ hiện lên như những điểm sáng mờ nhạt, phổ ánh sáng của chúng có thể tiết lộ sự tồn tại của đại dương, lục địa, thảm thực vật, hoặc thậm chí là dấu hiệu của sự sống thông minh.
