Sự sống ở "Hệ Mặt Trời thứ 2": Hào hứng nhưng nên cẩn trọng! - Vật Lý Thiên Văn

Tháng 5/2016, Michael Gillon cùng nhóm nghiên cứu thông báo phát hiện 3 ngoại hành tinh (hành tinh nằm ngoài hề Mặt Trời) có kích thước cỡ Trái Đất quay xung quanh TRAPPIST-1, một ngôi sao lùn cực lạnh, sử dụng chiếc kính thiên văn cỡ nhỏ TRAPPIST đặt tại La Silla, Chile. Đây là ngôi sao rất nhỏ và khó quan sát trong Dải Ngân Hà của chúng ta với khối lượng chỉ bằng 8% khối lượng mặt trời và "rất lạnh" (nhiệt độ chỉ bằng một nửa nhiệt độ của mặt trời) và để hình dung một cách đơn giản: Nếu mặt trời của chúng ta là một quả bóng rổ, ngôi sao này chỉ là một quả bóng golf! Đó là một thông báo đầy hứng khởi tuy vậy vào thời gian đó không một ai có thể tưởng tượng chỉ chưa đầy một năm sau, họ có thể tạo ra một khám phá quan trọng tiếp theo cũng về hệ hành tinh này. Và rồi thì ngày đó đã đến: Hôm qua, họ chính thức công bố khám phá về 7 hành tinh kích thước cỡ Trái Đất, trong đó có 3 hành tinh nằm trong "vùng có thể hỗ trợ cho sự sống". Tuy vậy có thực là một "Hệ Mặt Trời thứ 2" nơi có một hành tinh anh em với Trái Đất, có đầy đủ các điều kiện cho sự sống đã được tìm ra? Đó cũng sẽ là trọng tâm nội dung trong bài mà chúng tôi muốn tìm hiểu: Điều gì đã thực sự được khám phá về hệ hành tinh này và những điều mà chúng ta vẫn còn chưa biết một cách chắc chắn.

Tiếp tục câu chuyện của tháng 5/2016, Gillon và các đồng nghiệp đã phát hiện độ sáng quan sát được của ngôi sao TRAPPIST-1 bị mờ và giảm đi sau một chu kì nhất định. Điều đó gợi ý rằng: một hành tinh khi quay xung quanh ngôi sao này đã chắn một phần ánh sáng phát ra từ ngôi sao bởi chính kích thước của mình và từ sự "mờ đi" này, họ cũng đồng thời tính toán và kết luận: Phải tồn tại ít nhất là 3 hành tinh quay quanh ngôi sao mới có thể tạo ra được sự "mờ đi" như quan sát! 

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Tràn đầy nhiệt huyết và hứng khởi sau khám phá này, nhóm nghiên cứu đã yêu cầu và cuối cùng đã được chấp nhận để có thêm thời gian sử dụng kính thiên văn phục vụ cho quan sát này. Kính thiên văn không gian Spitzer của NASA là một trong những thiết bị đã được lựa chọn để thực hiện một kế hoạch tham vọng mà họ gọi là: Giám sát hệ sao và hành tinh TRAPPIST-1 liên tục không ngừng nghỉ trong 20 ngày! Spitzer cùng những kính thiên văn khác dưới mặt đất đã giúp cho nhóm nghiên cứu phát hiện 44 lần ngôi sao chủ bị mờ đi, nhiều hơn những gì mà họ suy đoán trước đó, gợi ý về sự tồn tại của nhiều hơn nữa những hành tinh trong hệ thống này chưa được khám phá.

Sau những phân tích cẩn thận, các số liệu đã cho thấy sự tồn tại của 7 ngoại hành tinh có kích thước giống với Trái Đất (tên gọi lần lượt là TRAPPIST 1b, c, d, e, f, g và h) quay quanh ngôi sao lùn cực lạnh loại M. Và bởi vì chu kì quay quanh ngôi sao chủ của chúng rất ngắn (dưới 20 ngày đối với các hành tinh từ b tới g) đó là lí do rất nhiều lần ngôi sao chủ bị che chắn và "làm mờ" bởi chính kích thước của các hành tinh. Các đo đạc chính xác các sự kiện này (chỉ làm mờ có 0.06% độ sáng của ngôi sao!) cung cấp rất nhiều thông tin về quĩ đạo của hành tinh, kích thước và cả khối lượng của các hành tinh.

Vậy thì tóm lại điều gì đã thực sự được khám phá về hệ hành tinh này?

  • Một "Hệ Mặt Trời" vô cùng chật chội: hành tinh nằm xa nhất (h) chỉ cách ngôi sao 0.06 AU có nghĩa là không gian từ Trái Đất của chúng ta tới Mặt Trời đủ sức để "nhét" được 16 hệ hành tinh như thế này! Để so sánh hãy lấy Sao Thủy, hành tinh nằm gần nhất với Mặt Trời cũng nằm cách 0.39 AU. Do vậy hệ hành tinh này KHÔNG hề tương đồng với hệ Mặt Trời của chúng ta, thay vào đó là một phiên bản "tí hon", với tỉ lệ kích thước/khối lượng hành tinh tương đương với Sao Mộc và các mặt trăng quay xunh quanh hành tinh này.
  • Điểm tương đồng của hệ hành tinh này với hệ Mặt Trời đó là các hành tinh này cũng quay quanh quĩ đạo tròn xung quanh ngôi sao theo cùng một hướng chuyển động. Chúng có thể đã được hình thành lâu hơn 500 triệu năm về trước cùng với ngôi sao.
  • Kích thước của các hành tinh này tương tự với Trái Đất (b, c, e, f, g) hoặc Sao Hỏa (d, h) vì vậy kích cỡ của chúng khoảng 75% tới 110% kích thước Trái Đất.
  • Các dữ liệu có thể chính xác tới mức giúp chúng ta suy ra khối lượng của 6 hành tinh, và vì vậy khối lượng riêng của chúng. Chúng là các hành tinh đá với khối lượng riêng khoảng 60% tới 117% khối lượng riêng của Trái Đất.
  • Xem xét lượng năng lượng nhận được từ ngôi sao, 3 hành tinh trong số này (e, f, g) có thể có nhiệt độ phù hợp đủ để nước lỏng tồn tại trên bề mặt với giả thiết chúng cũng có bầu khí quyển giống như Trái Đất.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Những gì chúng ta hiện không thể kết luận về hệ hành tinh TRAPPIST-1?

  • Đây KHÔNG phải là lần đầu tiên chúng ta tìm được một hệ hành tinh nằm ngoài hệ Mặt Trời. HR8832 và HD10180 cũng có 7 hành tinh đã được tìm ra và trong cả 2 trường hợp này, các ngoại hành tinh tìm được đều là các hành tinh khổng lồ với khối lượng gấp 10 lần Trái Đất với khối lượng ngôi sao chủ giống như Mặt Trời của chúng ta. Kepler-90 cũng có 7 hành tinh, nhưng trong số đó nhiều hành tinh lớn hơn Trái Đất và có thể chỉ chứa toàn băng và khí. Điều quan trọng ở đây là: Đây là lần đầu tiên chúng ta phát hiện 7 hành tinh đá quay quanh một ngôi sao lùn loại M và có thể có khí hậu ôn hòa. Và với việc có rất nhiều ngôi sao loại này trong dải ngân hà của chúng ta, do vậy có thể có rất nhiều những thế giới giống như Trái Đất ngoài kia!
  • Hành tinh anh em với Trái Đất? Không, câu trả lời chắc chắn là không. Chúng ta chưa phát hiện ra trong 7 hành tinh kia có hành tinh nào có sự sống như Trái Đất. Các đo đạc cung cấp rất nhiều thông tin thú vị, và chúng ta có thể tự tin kết luận 6 trong số chúng là các hành tinh đá. Tuy vậy, việc chúng nằm trong "vùng có thể hỗ trợ sự sống" không có nghĩa là bề mặt các hành tinh này có nước ở dạng lỏng và do vậy, chúng có sự sống. 2 ví dụ nổi bật là Sao Hỏa và Sao Kim. Chúng nằm trong "vùng hỗ trợ sự sống" của hệ Mặt Trời thậm chí đã từng có nước lỏng trên bề mặt tại một số thời điểm trong quá khứ nhưng hiện tại 2 hành tinh vẫn chưa phát hiện có sự sống. Một hành tinh với bầu khí quyển quá dày và nóng, chứa toàn CO2 và nhiệt độ lên tới hơn 400 độ C (Sao Kim) còn hành tinh còn lại chúng ta vẫn chưa hiểu thực sự điều gì đã thực sự xảy ra với bầu khí quyển của Sao Hỏa khiến nước trên bề mặt đã bị bốc hơi. Do vậy, một nhân tố đóng vai trò quan trọng để giúp nước có thể tồn tại trên bề mặt là bầu khí quyển của hành tinh và đây là thông tin mà chúng ta không hề biết chút gì với 7 hành tinh mới khám phá này. Hay nói một cách khác, còn quá sớm để nói liệu đại dương có thể có trên bề mặt của bất kì một hành tinh nào trong số chúng.
  • Hơn nữa, các hành tinh này quay quá gần với ngôi sao và do vậy tốc độ tự quay quanh trục của chúng bằng đúng tốc độ quay quanh quĩ đạo. Nói một cách khác, chúng luôn luôn quay cùng một mặt về phía ngôi sao ở tất cả mọi lúc và do vậy nhiệt độ sẽ chênh lệch khá lớn giữa 2 mặt của một hành tinh (giữa mặt được chiếu sáng liên tục và mặt không). Liệu sự sống có thể tồn tại, với riêng bản thân tôi thì tôi thấy khá khó để tưởng tượng! Dù gì chúng ta vẫn cần nhiều năm nữa để quan sát và mô hình hóa để xem xét khả năng sự sống có thể tồn tại trên thế giới lạ kì này.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Chỉ mới năm ngoái thôi, chúng ta đã phát hiện được một hành tinh đá quay quanh Proxima Centauri, ngôi sao gần nhất với hệ Mặt Trời của chúng ta chỉ cách 4.2 năm ánh sáng. Và ngày hôm nay, chúng ta lại biết về sự tồn tại của 7 hành tinh đá nằm trong vùng "có thể hỗ trợ sự sống". Và cũng như các nhà thám hiểm thế kỉ 18 giong buồm ra khơi tìm kiếm các miền đất hứa, các châu lục mới, các nhà khoa học hành tinh cũng là những nhà thám hiểm thời kì hiện đại nhưng giờ là để tìm kiếm những "thế giới mới" và để một ngày loài người có thể thực sự hiểu được: Liệu chúng ta có cô đơn trong vũ trụ...

Nguồn: Nature, NASA

Tham khảo: 

 

(Thích Tìm Nước) Cử nhân Vũ trụ và Ứng dụng tại USTH (2013-2016), thực tập sinh tại Viện nghiên cứu Sao Hoả, NASA (2016). Nghiên cứu sinh ngành Khoa học hành tinh tại Đại học Cornell, Ithaca NY (2017).


Bài viết cùng chuyên mục

Bài viết xem nhiều

Bài viết nổi bật