Siêu Trái Đất có thể chứa nước lỏng cách chúng ta 18 năm ánh sáng

Mô phỏng Siêu Trái Đất GJ 251 c quay quanh sao chủ GJ 251.

Nhóm các nhà khoa học UC Irvine và cộng sự của họ mô tả phân tích về hành tinh này trong một bài báo mới được công bố trên tạp chí The Astronomical Journal. Nằm ở một khu vực tương đối gần trong Dải Ngân hà, hành tinh này có vẻ là hành tinh đá giống Trái Đất nhưng lớn gấp nhiều lần, khiến nó được phân loại là "siêu Trái Đất".

Ngôi sao M-lùn và thách thức phát hiện

Đồng tác giả Paul Robertson, phó giáo sư vật lý và thiên văn học tại UC Irvine, cho biết: "Chúng tôi đã tìm thấy rất nhiều ngoại hành tinh đến mức phát hiện ra một hành tinh mới không phải là vấn đề lớn. Điều khiến phát hiện này đặc biệt có giá trị là ngôi sao chủ của nó là GJ 251 ở rất gần, chỉ cách khoảng 18 năm ánh sáng. Nói theo thuật ngữ vũ trụ, nó thực sự ở ngay bên cạnh".

Việc phát hiện ra GJ 251 c (ký tự c thể hiện hành tinh này gần thứ 3 trong hệ thống hành tinh của sao chủ GJ 251) được thực hiện nhờ dữ liệu từ Habitable-zone Planet Finder (HPF) và NEID - các công cụ săn lùng ngoại hành tinh mà Robertson đã giúp xây dựng. HPF và NEID phát hiện các tác động tinh vi mà một ngoại hành tinh quay quanh có lên ngôi sao chủ của nó.

Khi lực hấp dẫn của GJ 251 c kéo ngôi sao chủ của nó, nó tạo ra các dịch chuyển nhỏ, nhịp nhàng trong ánh sáng phát ra từ ngôi sao. HPF đã ghi lại những dịch chuyển ánh sáng tinh vi này, được gọi là các dấu hiệu vận tốc hướng tâm, được sử dụng để xác định sự tồn tại của ngoại hành tinh đang quay quanh.

HPF giúp vượt qua một số vấn đề về hoạt động sao của M-lùn bằng cách quan sát bầu trời đêm trong dải hồng ngoại - một phần của quang phổ nơi các tín hiệu hoạt động sao yếu hơn. Đây là một bước tiến quan trọng trong công nghệ phát hiện ngoại hành tinh, cho phép các nhà khoa học phân biệt được giữa tín hiệu thực sự từ hành tinh và "tiếng ồn" từ hoạt động của ngôi sao.

Siêu Trái Đất: Lớn hơn Trái Đất nhưng vẫn là hành tinh đá

GJ 251 c được phân loại là "siêu Trái Đất" - một thuật ngữ dùng để chỉ các hành tinh đá có khối lượng lớn hơn Trái Đất nhưng nhỏ hơn các hành tinh khí khổng lồ như Sao Thiên Vương hay Sao Hải Vương. Các siêu Trái Đất đặc biệt thú vị đối với các nhà khoa học vì chúng có thể có môi trường tương tự Trái Đất nhưng với lực hấp dẫn mạnh hơn.

Việc hành tinh này nằm trong vùng có thể sinh sống có nghĩa là khoảng cách từ nó đến ngôi sao chủ vừa đủ để nhiệt độ bề mặt cho phép nước tồn tại ở dạng lỏng - không quá nóng để nước bay hơi hoàn toàn, cũng không quá lạnh để nước đóng băng vĩnh viễn. Đây là điều kiện quan trọng nhất cho sự sống như chúng ta biết.

Kích thước lớn của các gương TMT có thể cho phép nó chụp ảnh trực tiếp các ngoại hành tinh mờ như GJ 251 c và xác nhận sự hiện diện của nước.

Thạc sĩ Corey Beard, nhà khoa học dữ liệu tại Design West Technologies, cựu sinh viên sau đại học từ nhóm của Robertson và tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "TMT sẽ là kính viễn vọng duy nhất có độ phân giải đủ để chụp ảnh các ngoại hành tinh như thế này. Điều đó không thể thực hiện được với các kính viễn vọng nhỏ hơn".

Việc chụp ảnh trực tiếp một hành tinh là cực kỳ khó khăn vì ánh sáng từ ngôi sao chủ sáng hơn hành tinh rất nhiều lần. Đó giống như cố gắng nhìn thấy một con đom đóm bay cạnh một ngọn đèn pha. TMT, với gương chính rộng 30 mét, sẽ có khả năng thu thập đủ ánh sáng và độ phân giải đủ cao để phân biệt ánh sáng từ hành tinh với ánh sáng từ ngôi sao.

Bước tiến trong công nghệ

Ý nghĩa thống kê của công việc mô hình hóa tính toán của nhóm đủ mạnh để xác định GJ 251 c là một ứng cử viên ngoại hành tinh, nhấn mạnh tầm quan trọng của các quan sát chụp ảnh trực tiếp trong tương lai với TMT.

Beard nói: "Chúng tôi đang dẫn đầu với công nghệ và phương pháp phân tích với hệ thống này. Mặc dù việc phát hiện ra nó có ý nghĩa thống kê khá lớn, chúng tôi vẫn đang xác định tình trạng của hành tinh do sự không chắc chắn của các công cụ và phương pháp của chúng tôi. Chúng ta cần thế hệ kính viễn vọng tiếp theo để chụp ảnh trực tiếp ứng cử viên này, nhưng điều chúng ta cũng cần là sự đầu tư của cộng đồng".

Beard và Robertson hy vọng rằng công trình của họ có thể thúc đẩy cộng đồng khoa học ngoại hành tinh điều tra thêm GJ 251 c để chuẩn bị cho khả năng chụp ảnh trực tiếp của các đài quan sát trên mặt đất thế hệ tiếp theo như Kính viễn vọng Ba mươi mét.

Lời kêu gọi này quan trọng vì việc xây dựng và vận hành các kính viễn vọng lớn như TMT đòi hỏi nguồn lực khổng lồ và cam kết dài hạn từ cộng đồng khoa học quốc tế. Sự hỗ trợ từ các nhà khoa học và tổ chức khác không chỉ giúp đẩy nhanh tiến độ xây dựng TMT mà còn đảm bảo rằng khi kính viễn vọng hoàn thành, sẽ có đủ nguồn lực để thực hiện các quan sát quan trọng.

Ý nghĩa đối với việc tìm kiếm sự sống

Việc phát hiện GJ 251 c có ý nghĩa quan trọng trong cuộc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất. Mặc dù chúng ta vẫn chưa biết chắc chắn liệu hành tinh này có nước lỏng hay không, vị trí của nó trong vùng có thể sinh sống và khoảng cách tương đối gần với Trái Đất khiến nó trở thành một trong những mục tiêu ưu tiên hàng đầu cho các nghiên cứu trong tương lai.

Nếu TMT có thể xác nhận sự hiện diện của nước trên GJ 251 c, bước tiếp theo sẽ là phân tích khí quyển của hành tinh để tìm kiếm các "dấu hiệu sinh học" (biosignatures) - các phân tử hoặc kết hợp phân tử có thể chỉ ra sự hiện diện của sự sống. Các dấu hiệu này có thể bao gồm oxy, metan hoặc các khí khác được sản xuất bởi các quá trình sinh học.

Với khoảng cách chỉ 18 năm ánh sáng, GJ 251 c nằm trong danh sách các "láng giềng vũ trụ" của chúng ta - đủ gần để chúng ta có thể nghiên cứu chi tiết với công nghệ hiện tại và tương lai gần. So với hàng ngàn ngoại hành tinh khác đã được phát hiện, nhiều hành tinh cách chúng ta hàng trăm hoặc hàng nghìn năm ánh sáng, GJ 251 c là một mục tiêu đặc biệt hấp dẫn.

Trong những năm tới, khi TMT và các kính viễn vọng thế hệ mới khác đi vào hoạt động, chúng ta có thể sẽ biết nhiều hơn về GJ 251 c - liệu nó có nước không, khí quyển của nó như thế nào, và quan trọng nhất, liệu nó có dấu hiệu của sự sống hay không. Mỗi câu trả lời sẽ mang chúng ta đến gần hơn với việc trả lời một trong những câu hỏi lớn nhất của nhân loại: Chúng ta có đơn độc trong vũ trụ không?

GJ 251 c có thể không phải là câu trả lời cuối cùng, nhưng nó chắc chắn là một bước quan trọng trong hành trình tìm kiếm đó. Và với khoảng cách tương đối gần, công nghệ phát triển nhanh chóng, và sự nhiệt tình của cộng đồng khoa học, câu trả lời có thể đến sớm hơn chúng ta nghĩ.

Bùi Tú