Các nhà thiên văn học lần đầu tiên phát hiện một ngoại hành tinh trẻ nhất chỉ vừa mới thành hình một hành tinh hoàn chỉnh. Phát hiện này sử dụng Kính viễn vọng Không gian Kepler của NASA và nhiệm vụ K2 mở rộng của nó, cùng với Đài thiên văn W. M. Keck ở đỉnh núi Mauna, Hawaii. Các ngoại hành tinh được hiểu là các hành tinh có quỹ đạo quanh các ngôi sao khác bên ngoài Hệ Mặt Trời.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 1: K2-33b, được minh họa trong hình, là ngoại hành tinh trẻ nhất từng được phát hiện. Image credit: NASA/JPL-Caltech.

Hành tinh mới tìm thấy, được đặt tên K2-33b, có kích thước lớn hơn Sao Hải Vương một chút và một vòng quỹ đạo quanh ngôi sao chỉ kéo dài trong 5 ngày. Hành tinh này chỉ khoảng từ 5 đến 10 triệu năm tuổi, là một trong số rất ít các hành tinh mới hình thành được phát hiện tính đến nay.

"Trái Đất của chúng ta là khoảng 4.5 tỷ năm tuổi. Bằng phép so sánh, hành tinh K2-33b còn rất trẻ. Bạn có thể nghĩ về nó như là một đứa trẻ", theo lời Trevor David, đến từ Caltech, Pasadena, tác giả chính của nghiên cứu mới được công bố trực tuyến ngày 20/6/2016 trên tạp chí Nature. David là một sinh viên cử nhân làm việc cùng với nhà thiên văn học Lynne Hillenbrand, cũng ở Caltech.

Sự hình thành hành tinh là một quá trình phức tạp,hỗn loạn và vẫn còn là bí ẩn. Các nhà thiên văn học đã phát hiện và xác nhận gần 3000 ngoại hành tinh, tuy nhiên, hầu hết chúng đều thuộc các ngôi sao ở gian đoạn giữa của vòng đời, có tuổi khoảng 1 tỷ năm hoặc hơn. Đối với các nhà thiên văn học, việc cố gắng để hiểu vòng đời của một hệ hành tinh sử dụng các mẫu sẵn có cũng giống như việc cố gắng để tìm hiểu cách con người phát triển từ những đứa trẻ sơ sinh đến nhi đồng, đến tuổi thanh thiếu niên, bằng cách chỉ nghiên cứu người trưởng thành.

"Hành tinh mới sinh này sẽ giúp chúng ta hiểu hơn về cách các hành tinh hình thành, là điều quan trọng để hiểu quá trình dẫn đến sự hình thành của Trái Đất", Erik Petigura, đồng tác giả cũng đến từ Caltech, cho biết.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 2: Hình minh họa hệ hành tinh K2-33 và hành tinh K2-33b, so sánh với Hệ Mặt Trời của chúng ta. Image credit: NASA/JPL-Caltech.

Các tín hiệu đầu tiên về sự tồn tại của hành tinh được đo đạc bởi K2. Máy ảnh của kính viễn vọng phát hiện một vết mờ có chu kỳ của ánh sáng phát ra từ ngôi sao chủ, một dấu hiệu cho thấy một hành tinh quay xung quanh ngôi sao có thể đang đi ngang qua phía trước ngôi sao và chặn bớt một ít ánh sáng. Dữ liệu từ Đài thiên văn Keck đã xác nhận rằng viết mờ đấy thực sự được gây ra bởi một hành tinh, và cũng giúp xác nhận độ tuổi trẻ trung của hành tinh đó.

Các đo đạc hồng ngoại từ Kính viễn vọng Không gian Spitzer của NASA cho thấy ngôi sao của hệ này được bao quanh bởi một đĩa mỏng bụi mỏng, chỉ ra rằng giai đoạn hình thành hành tinh vừa hoàn tất. Các hành tinh được hình thành từ một đĩa bụi khí dày, được gọi là đĩa tiền hành tinh, bao quanh các ngôi sao trẻ.

"Ban đầu, những vật chất này có thể che khuất bất kỳ các hành tinh đang hình thành nào, nhưng sau đó một vài triệu năm, lớp bụi bắt đầu tiêu tan. Cửa sổ thời gian này mở ra cho phép chúng ta có thể bắt đầu phát hiện các dấu hiện của các hành tinh trẻ với K2", Anne Marie Cody, một nghiên cứu sinh sau tiến sỹ của NASA tại Trung tâm Nghiên cứu Ames ở Thung lũng Silicon (California), cho biết.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình 3: Hình ảnh trực quan này hiển thị ngoại hành tinh K2-33b mới phát hiện. Đó là một hành tinh lớn hơn Sao Hải Vương một chút và có quỹ đạo quanh sao chủ chỉ sau mỗi 5 ngày. Animation credit: NASA/JPL-Caltech.

Một đặc trưng gây kinh ngạc trong phát hiện của K2-33b là khoảng cách giữa hành tinh này với ngôi sao chủ. Khoảng cách này chỉ bằng 1 phần 10 so với khoảng cách giữa Mặt Trời và Sao Thủy, khiến cho hành tinh này rất nóng. Trong khi đa số các ngoại hành tinh già hơn từng được phát hiện có quỹ đạo cũng rất gần các ngôi sao chỉ, các nhà thiên văn học đã phải đau đầu để tìm hiểu làm thế nào mà các hành tinh khổng lồ như thế có thể tồn tại ở quỹ đạo nhỏ như vậy. Một số lý thuyết đề xuất rằng mất hàng trăm triệu năm để đưa một hành tinh từ một quỹ đạo xa hơn nhiều đến một quỹ đạo gần như vậy, và do đó không thể giải thích được trường hợp của K2-33b, là một hành tinh trẻ hơn.

Nhóm nghiên cứu nói rằng có hai lý thuyết chính có thể giải thích việc K2-33b có quỹ đạo siêu gần với ngôi sao chủ. Nó có thể đã di cư đến đó trong một quá trình được gọi là di cư dạng đĩa chỉ mất vài trăm ngàn năm. Hoặc, hành tinh có thể được hình thành "tại chỗ" - ngay tại nơi nó đang đứng hiện nay. Sự phát hiện hành tinh K2-33b do đó đem lại cho các nhà lý thuyết một điểm dữ liệu mới để suy ngẫm.

Video mô tả ngôi sao trẻ và hành tinh sơ sinh K2-33b:

 

"Sau lần phát hiện đầu tiên của các ngoại hành tinh nặng trên quỹ đạo gần cách đây khoảng 20 năm trước, nó ngay lập tức đã gợi ý rằng chúng có thể hoàn toàn không phải hình thành tại đó, nhưng trải qua vài năm - theo các lý thuyết hình thành tại chỗ - một số mô-men đã tăng lên, nên ý tưởng không phải tự nhiên mà có", David cho biết.

"Câu hỏi chúng ta đang trả lời là: Liệu các hành tinh đó phải mất khoảng thời gian dài để đến quỹ đạo nóng đó, hay chúng đã từng ở đó trong những giai đoạn đầu tiên? Chúng ta nói rằng, ít nhất trong 1 trường hợp, rằng chúng có thể thực tế đã ở đó ở giai đoạn đầu tiên". Theo lời David.

Ames quản lý sứ mệnh Kepler và K2 cho Ban điều hành Nhiệm vụ Khoa học của NASA. Phòng thí nghiệm Phản lực (JPL/NASA) ở Pasadena, California, quản lý sự phát triển của sứ mệnh Kepler. Tập đoàn Công nghệ và Hàng không Ball vận hành hệ thống bay với sự hỗ trợ từ Phòng thí nghiệm Khí quyển học và Vật lý Vũ trụ tại trường Đại học Colorado ở Boulder.

Liên kết:

Bài báo công bố trên Nature: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature18293.html

Nguồn: JPL

Author: Hien PHAN
Cựu thành viên CLB Thiên văn học Đà Nẵng - DAC; giảng viên khoa Vũ trụ và Ứng dụng, trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội - USTH (Đại học Việt Pháp).


Bài viết đang được quan tâm