Việc tìm kiếm các hành tinh ngoài mặt trời đã cho ra một số khám phá rất thú vị. Bên cạnh các hành tinh là phiên bản đồ sộ hơn so với các đối tác Mặt trời của chúng (còn gọi là Siêu sao Mộc và Siêu Trái đất), đã có rất nhiều hành tinh nằm giữa ranh giới phân loại. Và sau đó, có những lúc các quan sát tiếp theo đã dẫn đến việc phát hiện ra nhiều hệ thống hành tinh.
Đây chắc chắn là trường hợp khi nói đến K2-18, một hệ thống sao lùn đỏ nằm cách Trái đất khoảng 111 năm ánh sáng trong chòm sao Leo. Sử dụng Công cụ tìm kiếm hành tinh tốc độ chính xác cao (HARPS) của ESO, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế gần đây đã kiểm tra một ngoại hành tinh được phát hiện trước đó trong hệ thống này (K2-18b) khi họ ghi nhận sự tồn tại của một ngoại hành tinh thứ hai.
Nghiên cứu mô tả chi tiết phát hiện của họ - Đặc tính của hệ thống đa hành tinh K2-18 với HARPSùi - dự kiến sẽ được công bố trên tạp chí Thiên văn học và Vật lý thiên văn. Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Hội đồng nghiên cứu và khoa học tự nhiên Canada (NSERC) và Viện nghiên cứu về ngoại hành tinh - một tập đoàn gồm các nhà khoa học và sinh viên từ Đại học Montreal và Đại học McGill.
Được dẫn dắt bởi Ryan Cloutier, một sinh viên tiến sĩ tại Trung tâm Khoa học Hành tinh của Đại học Toronto và Viện Nghiên cứu về Exoplanets của Đại học Montréal (iREx), nhóm nghiên cứu bao gồm các thành viên của Đại học Geneva, Đại học Grenoble Alpes và Đại học Porto. Cùng nhau, nhóm nghiên cứu đã thực hiện một nghiên cứu về K2-18b với hy vọng mô tả đặc điểm ngoại hành tinh này và xác định bản chất thực sự của nó.
Khi K2-18b được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2015, nó đã được tìm thấy đang quay quanh khu vực có thể ở được của ngôi sao ngôi sao (hay còn gọi là khu vực Gold Goldsocks). Nhóm nghiên cứu chịu trách nhiệm phát hiện cũng xác định rằng với khoảng cách từ ngôi sao của nó, bề mặt K2-18b, nhận được lượng phóng xạ tương tự như Trái đất. Tuy nhiên, những ước tính ban đầu về kích thước hành tinh trên hành tinh khiến các nhà thiên văn học không chắc chắn về việc hành tinh này là Siêu Trái đất hay Sao Hải Vương mini.
Vì lý do này, Cloutier và nhóm của ông đã tìm cách mô tả khối lượng hành tinh, một bước cần thiết để xác định tính chất khí quyển và thành phần khối của nó. Cuối cùng, họ đã thu được các phép đo vận tốc hướng tâm của K2-18 bằng máy quang phổ HARPS. Các phép đo này cho phép họ đặt các ràng buộc khối lượng trên ngoại hành tinh được phát hiện trước đó, nhưng cũng tiết lộ thêm một số điều.
Như Ryan Cloutier đã giải thích trong một thông cáo báo chí của UTSc:
Có thể đo khối lượng và mật độ của K2-18b là rất lớn, nhưng để khám phá ra một hành tinh ngoại mới thật may mắn và thú vị không kém, nếu bạn có thể đo được khối lượng và bán kính, bạn có thể đo mật độ khối của hành tinh và điều đó có thể nói bạn là những gì phần lớn của hành tinh được làm từ.
Về cơ bản, các phép đo vận tốc hướng tâm của họ cho thấy K2-18b có khối lượng khoảng 8,0 ± 1,9 khối lượng Trái đất và mật độ khối là 3,3 ± 1,2 g / cm³. Điều này phù hợp với một hành tinh trên mặt đất (còn gọi là đá) với một phong bì khí đáng kể và một phần khối lượng nước bằng hoặc nhỏ hơn 50%. Nói cách khác, đó là Siêu Trái đất với bầu khí quyển nhỏ (như Trái đất) hoặc thế giới nước Hồi giáo với một lớp băng dày trên đỉnh.
Họ cũng tìm thấy bằng chứng cho một siêu Trái đất ấm thứ hai của người Viking tên là K2-18c, có khối lượng 7,5 ± 1,3 khối lượng Trái đất, chu kỳ quỹ đạo là 9 ngày và trục bán chính nhỏ hơn khoảng 2,4 lần so với K2-18b. Sau khi kiểm tra lại các đường cong ánh sáng ban đầu thu được từ K2-18, họ kết luận rằng K2-18c không được phát hiện vì nó có quỹ đạo không nằm trên cùng một mặt phẳng. Như Cloutier đã mô tả khám phá:
Khi chúng tôi lần đầu tiên ném dữ liệu lên bàn, chúng tôi đã cố gắng tìm ra nó là gì. Bạn phải đảm bảo tín hiệu không chỉ là nhiễu và bạn cần phân tích cẩn thận để xác minh nó, nhưng thấy tín hiệu ban đầu đó là một dấu hiệu tốt có một hành tinh khác. Đó không phải là một khoảnh khắc eureka vì chúng ta vẫn phải đi thông qua một danh sách kiểm tra những việc cần làm để xác minh dữ liệu. Khi tất cả các hộp được kiểm tra, nó chìm trong đó, wow, đây thực sự là một hành tinh.
Thật không may, quỹ đạo K2-18c mới được phát hiện quá gần với ngôi sao của nó để nó nằm trong vùng có thể ở được. Tuy nhiên, khả năng K2-18b có thể ở được vẫn có thể xảy ra, được cho là phụ thuộc vào thành phần khối của nó. Cuối cùng, hệ thống này sẽ được hưởng lợi từ các cuộc khảo sát bổ sung nhiều khả năng sẽ liên quan đến Kính viễn vọng Không gian của NASA James James (JWST) - dự kiến ra mắt vào năm 2019.
Các cuộc khảo sát này đang chờ đợi để giải quyết những bí ẩn mới nhất về hành tinh này, đó là liệu nó giống như Trái đất hay một thế giới nước khác. Với dữ liệu hiện tại, chúng ta có thể phân biệt giữa hai khả năng đó, Cloutier nói. Nhưng với Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST), chúng ta có thể thăm dò bầu khí quyển và xem liệu nó có bầu khí quyển rộng lớn hay nó là một hành tinh được bao phủ trong nước.
Như René Doyon - nhà điều tra chính của Máy chụp ảnh cận hồng ngoại và Máy quang phổ Slitless (NIRISS), công cụ của Cơ quan Vũ trụ Canada trên tàu JWST và là đồng tác giả của bài báo - đã giải thích:
Có rất nhiều nhu cầu sử dụng kính thiên văn này, vì vậy bạn phải tỉ mỉ trong việc lựa chọn ngoại hành tinh nào để xem xét. K2-18b hiện là một trong những mục tiêu tốt nhất cho nghiên cứu khí quyển, nó sẽ đi đến đầu danh sách.
Việc phát hiện ra Siêu Trái đất thứ hai này trong hệ thống K2-18 là một dấu hiệu khác cho thấy các hệ thống đa hành tinh phổ biến xung quanh các ngôi sao loại M (sao lùn đỏ) như thế nào. Sự gần gũi của hệ thống này, nơi có ít nhất một hành tinh có bầu khí quyển dày, cũng khiến nó phù hợp với các nghiên cứu sẽ dạy các nhà thiên văn học nhiều hơn về bản chất của khí quyển ngoài hành tinh.
Mong đợi được nghe nhiều hơn về ngôi sao này và hệ thống hành tinh của nó trong những năm tới!
