NASA công bố phát hiện một hệ chứa 7 hành tinh kích thước Trái Đất, có thể có sự sống - Vật Lý Thiên Văn

Kính viễn vọng không gian Spitzer của NASA đã lần đầu tiên phát hiện một hệ gồm 7 hành tinh kích thước Trái Đất cùng quay xung quanh một ngôi sao. Ba trong số các hành tinh này được xác nhận là nằm trong vùng hỗ trợ sự sống, là khu vực xung quanh ngôi sao mẹ nơi mà một hành tinh đất đá có nhiều khả năng chứa nước dạng lỏng.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 1: Minh họa hệ hành tinh TRAPPIST-1 (trên) và so sánh kích thước quỹ đạo với Hệ Mặt Trời (bên dưới). Khu vực quỹ đạo màu xanh lục là vùng hỗ trợ sự sống (habitable zone). Image Credit: NASA/JPL-Caltech.

Khám phá này lập ra một kỷ lục mới về số lượng lớn nhất các hành tinh trong vùng hỗ trợ sự sống được phát hiện xung quanh một ngôi sao bên ngoài Hệ Mặt Trời. Tất cả bảy hành tinh này đều có thể có nước dạng lỏng - là chìa khóa của sự sống - dưới một điều kiện khí quyển phù hợp, nhưng khả năng cao nhất là với ba hành tinh nằm trong vùng hỗ trợ sự sống.

"Khám phá này có thể là một mảnh ghép quan trọng để tìm kiếm các môi trường hỗ trợ sự sống, những nơi thuận lợi để sự sống phát triển", Thomas Zurbuchen, phó giám đốc cơ quan Điều hành Nhiệm vụ Khoa học ở Washington, cho biết. "Trả lời câu hỏi 'chúng ta có cô độc trong vũ trụ' là một câu hỏi hàng đầu và việc tìm kiếm càng nhiều các hành tinh như thế này lần đầu tiên trong vùng hỗ trợ sự sống là một bước đáng chú ý tiến đến mục tiêu đó".

Video: TRAPPIST-1, hệ hành tinh kỳ lạ có thể tồn tại sự sống:

Nằm ở khoảng cách 40 năm ánh sáng (khoảng 235 nghìn tỷ dặm hay khoảng 378 nghìn tỷ km) từ Trái Đất, hệ hành tinh này là tương đối gần chúng ta, ở trong chòm sao Bảo Bình (Aquarius). Bởi vì chúng nằm bên ngoài Hệ Mặt Trời của chúng ta, nên những hành tinh này được gọi theo cách của các nhà khoa học là các "ngoại hành tinh" (exoplanet).

Hệ ngoại hành tinh này được gọi là TRAPPIST-1, được đặt tên theo Kính thiên văn TRAPPIST (The Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope - Kính thiên văn nhỏ tìm kiếm các hành tinh và vật thể hành tinh) ở Chile. Trong tháng Năm, 2016, các nhà nghiên cứu sử dụng TRAPPIST thông báo họ đã khám phá ba hành tinh trong cùng một hệ. Kết hợp với một số kính thiên văn mặt đất, bao gồm cả Kính thiên văn Rất Lớn (Very Large Telescope - VLT) của Đài thiên văn Nam Âu (European Southern Observatory - ESO), Spitzer đã xác nhận sự hiện diện của hai trong số các hành tinh này và khám phá thêm năm hành tinh nữa, nâng số lượng các hành tinh đã biết trong hệ này lên con số bảy.

Các kết quả mới đã được công bố hôm thứ Tư trên tạp chí Nature, và được thông báo tại một cuộc họp báo tại trụ sở NASA ở Washington.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 2: Hình vẽ đồ họa mô tả 7 hành tinh trong hệ TRAPPIST-1, dựa theo các dữ liệu đang có về kích thước, khối lượng và khoảng cách đến ngôi sao chủ. Image Credit: NASA/JPL-Caltech.

Sử dụng dữ liệu của Spitzer, nhóm nghiên cứu đã đo đạc chính xác kích thước của bảy hành tinh và phát triển các ước lượng đầu tiên về khối lượng của sáu hành tinh trong số đó, cho phép họ có thể ước lượng được khối lượng riêng của chúng.

Dựa trên khối lượng riêng của các hành tinh, tất cả các hành tinh TRAPPIST-1 có vẻ như là các hành tinh đất đá. Các quan sát tiếp theo sẽ không chỉ giúp xác định chúng có chứa nước hay không, mà còn hé lộ khả năng liệu có hành tinh nào có nước dạng lỏng trên bề mặt của chúng. Khối lượng của hành tinh thứ bảy và xa nhất vẫn chưa được ước tính - các nhà khoa học tin rằng nó có thể là một hành tinh băng, "một quả cầu tuyết", nhưng vẫn cần thêm các quan sát tiếp theo để có thể khẳng định.

"Bảy kỳ quan của TRAPPIST-1 là các hành tinh kích thước Trái Đất đầu tiên được tìm thấy quay xung quanh mội ngôi sao như vậy", Michael Gillon, tác giả chính của bài báo và là nhà điều tra chính của cuộc khảo sát ngoại hành tinh TRAPPIST ở Đại học Liege (Vương quốc Bỉ), cho biết. "Nó cũng là mục tiêu tốt nhất hiện nay để nghiên cứu về bầu khí quyển của các hành tinh kích thước Trái Đất có khả năng ẩn chứa sự sống này".

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 3: Hình vẽ minh họa góc nhìn từ bề mặt một trong số các hành tinh TRAPPIST-1. Image Credit: NASA/JPL-Caltech.

Khác với Mặt Trời của chúng ta, ngôi sao TRAPPIST-1 - được phân loại là một sao lùn cực lạnh - là quá lạnh khiến nước dạng lỏng chỉ có thể tồn tại trên các hành tinh có quỹ đạo rất gần nó, gần hơn so với các hành tinh trong Hệ Mặt Trời của chúng ta. Tất cả bảy hành tinh TRAPPIST-1 đều có quỹ đạo gần với ngôi sao chủ hơn cả khoảng cách từ Sao Thủy đến Mặt Trời. Các hành tinh cũng có vị trí quỹ đạo rất gần nhau. Nếu một người đang đứng trên bề mặt của một hành tinh trong số này, họ có thể có khả năng nhận ra các đặc trưng địa hình hoặc các đám mây của các hành tinh lân cận, đôi khi có thể xuất hiện với kích thước biểu kiến lớn hơn cả Mặt Trăng trên bầu trời của Trái Đất.

Các hành tinh cũng có thể bị khóa thủy triều với ngôi sao của chúng, có nghĩa là một mặt của các hành tinh luôn hướng về phía ngôi sao, do đó mỗi phía là vĩnh viễn ngày hoặc đêm. Điều này có thể khiến chúng có kiểu khí hậu hoàn toàn khác biệt so với Trái Đất, chẳng hạn như các cơn gió mạnh thổi từ phía ngày sang phía đêm, và sự thay đổi nhiệt độ cực kỳ khắc nghiệt.

Video: Thông báo của NASA về việc phát hiện hệ 7 hành tinh TRAPPIST-1:

Spitzer, một kính thiên văn hồng ngoại đi theo Trái Đất khi hành tinh này quay quanh Mặt Trời, là một công cụ thích hợp để nghiên cứu TRAPPIST-1 bởi vì ngôi sao này sáng nhất ở ánh sáng hồng ngoại, tức là bước sóng dài hơn ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy. Mùa thu năm 2016, Spitzer đã quan sát TRAPPIST-1 gần như liên tục trong 500 giờ. Spitzer được đặt ở vị trí đặc biệt trên quỹ đạo để quan sát đầy đủ sự đi ngang qua của các hành tinh phía trước ngôi sao chủ của chúng để hé lộ cấu trúc phức tạp của hệ hành tinh này. Các kỹ sư đã tinh chỉnh khả năng của Spitzer để quan sát các hành tinh đi ngang qua trong "nhiệm vụ ấm nóng" của Spitzer, là nhiệm vụ bắt đầu sau khi nhiên liệu làm lạnh của tàu vũ trụ này cạn kiệt "đúng quy trình" sau 5 năm vận hành đầu tiên.

"Đây là kết quả kinh ngạc mà tôi từng thấy trong suốt 14 năm vận hành Spitzer", Sean Carey, giám đốc Trung tâm Khoa học Spitzer của NASA tại Caltech/IPAC ở Pasadena, California, chia sẻ. "Spitzer sẽ tiếp tục theo dõi trong mùa thu để củng cố thêm hiểu biết của chúng ta về các hành tinh này và để cho Kính viễn vọng Không gian James Webb có thể tiếp nối công việc. Các quan sát về hệ hành tinh này chắc chắn sẽ hé lộ thêm nhiều bí mật nữa".

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 4: Ngôi sao TRAPPIST-1 là một sao lùn cực lạnh, có 7 hành tinh quay xung quanh. Image Credit: NASA/JPL-Caltech.

Tiếp nối theo khám phá của Spitzer, Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA cũng đã bắt đầu quan sát bốn trong số các hành tinh này, bao gồm cả ba hành tinh thuộc vùng hỗ trợ sự sống. Các quan sát này nhằm mục đích đánh giá sự hiện diện của bầu khí quyển phình to, giàu hydrogen - tiêu biểu cho các hành tinh khí khổng lồ như Sao Hải Vương - xung quanh các hành tinh này.

Trong tháng Năm, 2016, nhóm nghiên cứu Hubble đã quan sát hai hành tinh trong cùng, và phát hiện không có bằng chứng cho một bầu khí quyển như vậy. Điều này khẳng định thêm cho trường hợp các hành tinh trong cùng là các hành tinh đất đá.

"Hệ hành tinh TRAPPIST-1 cung cấp cho chúng ta một trong những cơ hội tốt nhất trong những thập kỷ tới để nghiên cứu bầu khí quyển của các hành tinh kích thước Trái Đất", Nikole Lewis, đồng lãnh đạo của nhóm các nhà thiên văn học nghiên cứu với Hubble tại Việt Khoa học Kính viễn vọng Không gian ở Baltimore, cho biết. Kính viễn vọng Không gian chuyên săn ngoại hành tinh của NASA, Kepler cũng đang nghiên cứu về hệ hành tinh TRAPPIST-1, thực hiện các đo đạc về thay đổi cực nhỏ độ sáng của ngôi sao do các hành tinh đi ngang qua. Là một nhiệm vụ K2, đài quan sát của tàu vũ trụ này sẽ cho phép các nhà thiên văn học lọc ra được các tính chất của các hành tinh đã biết, cũng như tìm kiếm thêm các hành tinh trong hệ. Các quan sát K2 kết thúc vào đầu tháng Ba và sẽ xuất hiện trên kho lưu trữ công khai.

Spitzer, Hubble, và Kepler sẽ giúp các nhà thiên văn học lên kế hoạch cho các nghiên cứu tiếp theo sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA, sẽ phóng vào không gian năm 2018. Với độ nhạy cao hơn hẳn, James Webb sẽ có khả năng dò được các dấu hiệu hóa học của nước, methane, oxygen, ozone, và các thành phần khí quyển hành tinh khác. James Webb cũng sẽ phân tích nhiệt độ và áp suất bề mặt của các hành tinh - là các yếu tố quan trong trong việc đánh giá khả năng hỗ trợ sự sống của chúng.

Video giới thiệu về sự kiện phát hiện quan trọng này:

Video 360 độ minh họa góc nhìn khi đứng trên bề mặt một trong số các hành tinh TRAPPIST-1:

Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực JPL của NASA ở California quản lý nhiệm vụ Kính viễn vọng Không gian Spitzer cho cơ quan Điều hành Nhiệm vụ Khoa học của NASA. Các vận hành khoa học được tiến hành tại Trung tâm Khoa học Spitzer ở Caltech, Pasadena, California. Các vận hành tàu vũ trụ được thực hiện tại Công ty quản lý Các hệ thống Không gian Lockheed Martin ở Littleton, Colorado. Dữ liệu được lưu trữ tại nhà Lưu trữ Khoa học Hồng ngoại ở Caltech/IPAC. Caltech quản lý JPL cho NASA.

Nguồn: JPL/NASA

Tham khảo

Author: Hiền PHAN
Nguyên chủ nhiệm CLB Thiên văn Bách khoa - PAC (nay là CLB Thiên văn học Đà Nẵng - DAC); Nghiên cứu sinh ngành Vật lý thiên văn tại APC Laboratory, Paris Diderot University, Cộng hòa Pháp.