Trong vài năm qua, không có sự thiếu hụt các khám phá hành tinh ngoài mặt trời nào quay quanh các ngôi sao lùn đỏ. Chỉ riêng trong năm 2016 và 2017, các nhà thiên văn học đã công bố phát hiện một hành tinh trên mặt đất (tức là đá) xung quanh Proxima Centauri (Proxima b), một hệ thống bảy hành tinh quay quanh TRAPPIST-1 và siêu Trái đất quay quanh các ngôi sao LHS 1140 (LHS 1140b ) và GJ 625 (GJ 625b).
Trong những gì có thể là khám phá mới nhất, các nhà vật lý tại Đại học Texas Arlington (UTA) mới đây đã công bố phát hiện có thể về một hành tinh giống Trái đất quay quanh Gliese 832, một ngôi sao lùn đỏ chỉ cách đó 16 năm ánh sáng. Trước đây, các nhà thiên văn học đã phát hiện hai ngoại hành tinh quay quanh Gliese 832. Nhưng sau khi tiến hành một loạt các tính toán, nhóm UTA chỉ ra rằng một hành tinh giống Trái đất có thể quay quanh ngôi sao.
Nghiên cứu mô tả chi tiết phát hiện của họ, có tiêu đề là Động lực học của hành tinh có thể có khối lượng Trái đất trong Hệ thống GJ 832, gần đây đã xuất hiện trong Tạp chí Vật lý thiên văn.Dẫn đầu bởi Tiến sĩ Suman Satyal - một nhà nghiên cứu vật lý, giảng viên và giám sát viên phòng thí nghiệm tại UTA - nhóm nghiên cứu đã tìm cách điều tra sự ổn định của các quỹ đạo hành tinh xung quanh Gliese 832 bằng cách sử dụng phân tích không gian pha và chi tiết.
Như đã chỉ ra, hai ngoại hành tinh khác đã được phát hiện xung quanh Gliese 832 trong quá khứ, bao gồm một người khổng lồ khí giống sao Mộc (Gliese 832b) vào năm 2008 và siêu Trái đất (Gliese 832c) vào năm 2014. Theo nhiều cách, các hành tinh này không thể khác biệt hơn Ngoài sự chênh lệch về khối lượng, chúng khác nhau rất nhiều về quỹ đạo của chúng - với Gliese 832b quay quanh ở khoảng cách khoảng 0,16 AU và Gliese 832c quay quanh ở khoảng cách 3 đến 3,8 AU.
Vì điều này, nhóm UTA đã tìm cách xác định xem có lẽ có một hành tinh thứ ba có quỹ đạo ổn định giữa hai không. Để kết thúc này, họ đã tiến hành mô phỏng số cho một hệ thống ba và bốn cơ thể của các hành tinh có quỹ đạo hình elip quanh ngôi sao. Những mô phỏng này đã tính đến một số lượng lớn các điều kiện ban đầu, cho phép tất cả các trạng thái có thể (còn gọi là mô phỏng không gian pha) của hành tinh quỹ đạo hành tinh được thể hiện.
Sau đó, họ bao gồm các phép đo vận tốc hướng tâm của Gliese 832, chiếm chúng dựa trên sự hiện diện của các hành tinh có khối lượng từ 1 đến 15 Trái đất. Phương pháp Radial Velocity (RV), cần lưu ý, xác định sự tồn tại của các hành tinh xung quanh một ngôi sao dựa trên các biến thể của vận tốc ngôi sao. Nói cách khác, việc một ngôi sao đang di chuyển qua lại cho thấy nó đang bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của một hệ hành tinh.
Mô phỏng tín hiệu ngôi sao RV RV sử dụng hệ thống các hành tinh giả định cũng cho phép nhóm UTA thu hẹp khoảng cách trung bình mà các hành tinh này quay quanh ngôi sao (còn gọi là trục bán chính của chúng) và giới hạn khối lượng trên của chúng. Cuối cùng, kết quả của họ cung cấp những dấu hiệu mạnh mẽ cho sự tồn tại của một hành tinh thứ ba. Như Tiến sĩ Satyal đã giải thích trong thông cáo báo chí của UTA:
Chúng tôi cũng sử dụng dữ liệu tích hợp từ quá trình tiến hóa theo thời gian của các thông số quỹ đạo để tạo ra các đường cong vận tốc xuyên tâm tổng hợp của các hành tinh đã biết và giống Trái đất trong hệ thống. Chúng tôi đã thu được một số đường cong vận tốc hướng tâm cho các khối lượng và khoảng cách khác nhau cho thấy một hành tinh giữa mới có thể.
Dựa trên tính toán của họ, hành tinh khả dĩ này của hệ thống Gliese 832 sẽ nằm trong khoảng từ 1 đến 15 khối lượng Trái đất và sẽ quay quanh ngôi sao ở khoảng cách từ 0,25 đến 2,0 AU. Họ cũng xác định rằng nó có thể sẽ có quỹ đạo ổn định trong khoảng 1 tỷ năm. Satyal chỉ ra, tất cả các dấu hiệu đến từ hệ thống Gliese 832 đều hướng tới việc có một hành tinh thứ ba.
Sự tồn tại của hành tinh có thể này được hỗ trợ bởi sự ổn định quỹ đạo dài hạn của hệ thống, động lực học quỹ đạo và phân tích tín hiệu vận tốc xuyên tâm tổng hợp, ông nói. Đồng thời, một số lượng lớn các quan sát vận tốc hướng tâm, nghiên cứu phương pháp vận chuyển, cũng như hình ảnh trực tiếp vẫn cần thiết để xác nhận sự hiện diện của các hành tinh mới có thể có trong hệ thống Gliese 832.
Alexander Weiss, Chủ tịch Vật lý UTA, cũng ca ngợi thành tích này, nói:
Đây là một bước đột phá quan trọng chứng minh sự tồn tại có thể của một hành tinh mới tiềm năng quay quanh một ngôi sao gần với chính chúng ta. Việc Tiến sĩ Satyal có thể chứng minh rằng hành tinh có thể duy trì quỹ đạo ổn định trong vùng có thể ở của một sao lùn đỏ trong hơn 1 tỷ năm là vô cùng ấn tượng và chứng minh khả năng đẳng cấp thế giới của nhóm vật lý thiên văn của chúng ta.
Một điều thú vị khác là quỹ đạo của hành tinh này sẽ đặt nó vượt xa hoặc chỉ trong vùng có thể ở được của Gliese 832. Trong khi Super-Earth Gliese 832c có quỹ đạo lệch tâm đặt nó ở rìa bên trong của khu vực này, hành tinh thứ ba này sẽ đi sát mép ngoài của nó ở gần nhất. Theo nghĩa này, Gliese 832, hai siêu Trái đất rất có thể giống như sao Kim và giống như sao Hỏa trong tự nhiên.
Nhìn về phía trước, Tiến sĩ Satyal và các đồng nghiệp của ông sẽ tự nhiên tìm cách xác nhận sự tồn tại của hành tinh này và các tổ chức khác chắc chắn sẽ tiến hành các nghiên cứu tương tự. Hệ thống sao này là một hệ thống khác chắc chắn sẽ là chủ đề của các nghiên cứu tiếp theo trong những năm tới, rất có thể là từ các kính viễn vọng không gian thế hệ tiếp theo như Kính viễn vọng Không gian James Webb.
