Phát hiện kinh ngạc: Hành tinh khổng lồ quay quanh ngôi sao tí hon

Các nhà thiên văn học vừa phát hiện một sự kết hợp bất thường trong vũ trụ khiến họ cảm thấy bối rối – một hành tinh cực kỳ lớn quay quanh một ngôi sao cực kỳ nhỏ. Phát hiện này đi ngược lại với những hiểu biết hiện tại về cách các hành tinh hình thành.

Ảnh minh họa. Nguồn: AFP

Ngôi sao này chỉ có khối lượng bằng khoảng 1/5 khối lượng Mặt Trời. Theo các lý thuyết hàng đầu về sự hình thành hành tinh, các ngôi sao có kích thước như vậy thường chỉ có thể sở hữu các hành tinh nhỏ tương tự Trái Đất hoặc Sao Hỏa.

Tuy nhiên, hành tinh vừa được phát hiện lại lớn hơn nhiều – thực tế, có kích thước bằng với Sao Thổ, hành tinh lớn thứ hai trong Hệ Mặt Trời.

Ngôi sao này có tên TOI-6894, nằm cách Trái Đất khoảng 240 năm ánh sáng trong chòm sao Sư Tử. (Một năm ánh sáng là khoảng cách mà ánh sáng đi được trong một năm - tương đương 9,5 nghìn tỉ km).

Đây là ngôi sao nhỏ nhất từng được biết đến có một hành tinh lớn quay quanh – nhỏ hơn khoảng 40% so với hai kỷ lục trước đó.

Nhà thiên văn học Edward Bryant thuộc Đại học Warwick (Anh), tác giả chính của nghiên cứu công bố ngày 4/6 trên tạp chí Nature Astronomy, cho biết: “Câu hỏi mà phát hiện này đặt ra là: Làm thế nào một ngôi sao nhỏ như vậy lại có thể có một hành tinh lớn như vậy – và chúng tôi vẫn chưa có câu trả lời”.

Các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời được gọi là ngoại hành tinh. Hành tinh quay quanh TOI-6894 là một hành tinh khí khổng lồ, tương tự như Sao Thổ và Sao Mộc trong Hệ Mặt Trời, chứ không phải là hành tinh đá như Trái Đất.

Sự ra đời của một hệ hành tinh bắt đầu từ một đám mây bụi và khí lớn – được gọi là đám mây phân tử – sụp đổ dưới tác động của trọng lực để hình thành một ngôi sao trung tâm.

Vật chất còn lại xoay quanh ngôi sao đó tạo thành một đĩa tiền hành tinh, nơi các hành tinh được hình thành. Các đám mây nhỏ hơn tạo ra các ngôi sao nhỏ hơn, và các đĩa nhỏ hơn sẽ có ít vật chất hơn để hình thành hành tinh.

Nhà khoa học về ngoại hành tinh Vincent Van Eylen của Phòng thí nghiệm Khoa học Không gian Mullard thuộc University College London, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết: “Trong những đám mây bụi và khí nhỏ, rất khó để hình thành một hành tinh khổng lồ. Để làm được điều đó, bạn cần nhanh chóng tạo ra một lõi hành tinh lớn và sau đó tích lũy nhanh một lượng lớn khí bao quanh lõi đó. Nhưng thời gian để làm việc này là rất ngắn – trước khi ngôi sao bắt đầu phát sáng và đĩa tiền hành tinh biến mất nhanh chóng. Với các ngôi sao nhỏ, chúng tôi cho rằng đơn giản là không đủ vật chất để xây dựng một hành tinh lớn đủ nhanh trước khi đĩa biến mất”.

Chưa từng có hành tinh nào lớn hơn sao chủ của nó, và điều đó cũng đúng trong trường hợp này, tuy nhiên kích thước giữa chúng gần như tương đương – một điều hiếm thấy.

Trong khi đường kính của Mặt Trời lớn hơn Sao Mộc (hành tinh lớn nhất Hệ Mặt Trời) tới 10 lần, thì đường kính của TOI-6894 chỉ lớn hơn hành tinh của nó khoảng 2,5 lần.

Ngôi sao này là một sao lùn đỏ – loại sao phổ biến nhất và cũng là nhỏ nhất trong các loại sao thông thường, xuất hiện rộng khắp trong dải Ngân Hà.Bryant nhận định: “Vì những ngôi sao này rất phổ biến, nên có thể tồn tại nhiều hành tinh khổng lồ hơn trong thiên hà của chúng ta so với những gì chúng ta từng nghĩ”.

Ngôi sao TOI-6894 có khối lượng bằng khoảng 21% khối lượng Mặt Trời và mờ hơn rất nhiều – độ sáng của Mặt Trời lớn hơn khoảng 250 lần so với nó.

Van Eylen nói thêm: “Phát hiện này cho thấy ngay cả những ngôi sao nhỏ nhất trong vũ trụ cũng có thể hình thành các hành tinh rất lớn. Điều này buộc chúng ta phải xem xét lại một số mô hình hình thành hành tinh”.

Hành tinh này nằm ở khoảng cách chỉ bằng 1/40 khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời, và hoàn thành một chu kỳ quỹ đạo trong khoảng 3 ngày. Với khoảng cách gần như vậy, hành tinh có nhiệt độ khá cao, dù vẫn không bằng các hành tinh khí khổng lồ “nóng”, gọi là “Sao Mộc nóng”, từng được phát hiện quay gần các sao lớn hơn.

Hành tinh có đường kính hơi lớn hơn Sao Thổ và nhỏ hơn Sao Mộc, nhưng lại không "đặc" bằng. Khối lượng của nó bằng khoảng 56% khối lượng của Sao Thổ, và 17% khối lượng của Sao Mộc.

Dữ liệu chính dùng để nghiên cứu hành tinh này được thu thập từ vệ tinh TESS (Vệ tinh khảo sát ngoại hành tinh) của NASA và kính viễn vọng VLT đặt tại Chile của Đài quan sát Nam Âu (ESO).

Các nhà nghiên cứu kỳ vọng sẽ hiểu rõ hơn về thành phần cấu tạo của hành tinh này trong các quan sát dự kiến diễn ra trong năm tới bằng Kính viễn vọng Không gian James Webb.

Bryant cho biết: “Chúng tôi dự đoán hành tinh này có một lõi lớn, bao quanh bởi lớp vỏ khí chủ yếu là hydro và heli”.

* Thêm một khám phá mới về sao Hỏa, Sau gần một thập kỷ hoạt động trên quỹ đạo Sao Hỏa, tàu vũ trụ MAVEN của NASA lần đầu tiên quan sát trực tiếp được một quá trình mà các nhà khoa học từ lâu đã nghi ngờ là thủ phạm chính khiến Hành tinh Đỏ mất đi bầu khí quyển.

Ảnh minh họa. Nguồn: AFP

Phát hiện này có thể giúp giải đáp câu hỏi lớn về việc làm thế nào Sao Hỏa từ một thế giới có khả năng tồn tại sự sống với sông ngòi và ao hồ lại biến thành sa mạc băng giá, gần như không có không khí như ngày nay.

Mặc dù Sao Hỏa hiện tại khô khan và lạnh lẽo, bề mặt của nó lại mang những bằng chứng không thể chối cãi về một quá khứ "ẩm ướt" hơn nhiều.

Các đặc điểm địa hình như thung lũng sông cổ, lòng hồ cạn và các khoáng chất chỉ hình thành khi có nước cho thấy sự tồn tại của các hồ nước kéo dài, thậm chí có thể là biển cạn, trên bề mặt Sao Hỏa hàng tỷ năm trước.

Tuy nhiên, để nước lỏng tồn tại, Sao Hỏa cần một bầu khí quyển dày đặc hơn nhiều để giữ nhiệt và duy trì áp suất bề mặt cao hơn.

Trong thập kỷ qua, giới khoa học đã thu thập nhiều bằng chứng cho thấy gió mặt trời – dòng hạt ion hóa liên tục phát ra từ Mặt Trời – và bức xạ đã bào mòn phần lớn bầu khí quyển của Sao Hỏa.

Một trong những cơ chế quan trọng nhất đằng sau sự xói mòn này là quá trình "phún xạ" (sputtering). Trong đó, các hạt năng lượng cao từ gió mặt trời va chạm với thượng tầng khí quyển của hành tinh, truyền đủ năng lượng cho các nguyên tử trung hòa, giúp chúng thoát khỏi lực hấp dẫn của Sao Hỏa và bay vào không gian.

Bà Shannon Curry, điều tra viên chính của sứ mệnh MAVEN tại Đại học Colorado Boulder và là người đứng đầu nghiên cứu mới, ví von: "Nó giống như bạn thực hiện một cú nhảy 'thả bom' xuống bể bơi (ôm đầu gối để mặt nước bị tác động mạnh nhất). Trong trường hợp này, 'quả bom' chính là các ion nặng từ Mặt Trời lao rất nhanh vào bầu khí quyển và làm văng các nguyên tử và phân tử trung hòa ra ngoài".

Mặc dù phún xạ từ lâu đã được coi là yếu tố then chốt trong quá trình biến đổi khí hậu của Sao Hỏa, đây là lần đầu tiên quá trình này được quan sát trực tiếp. Sử dụng dữ liệu thu thập trong 9 năm từ tàu MAVEN, bà Curry và các đồng nghiệp đã ghi lại được hiện tượng phún xạ đang diễn ra trên Sao Hỏa ngày nay.

Theo bà Curry, những kết quả này xác lập vai trò của phún xạ trong sự mất mát bầu khí quyển của Sao Hỏa và trong việc xác định lịch sử của nước trên Sao Hỏa.

Để xác định đầy đủ liệu phún xạ có thực sự là động lực chính gây ra biến đổi khí hậu lâu dài của Sao Hỏa hay không, các nhà khoa học sẽ cần phải nhìn lại hàng tỷ năm trong quá khứ bằng cách sử dụng các mô hình, dữ liệu đồng vị và các manh mối khí hậu cổ đại.

T.LÊ (tổng hợp từ TTXVN/Vietnam+)