Cảm ơn phần lớn đến Kính thiên văn vũ trụ Kepler, số lượng các hành tinh ngoài hệ mặt trời được xác nhận đã tăng theo cấp số nhân trong thập kỷ qua. Và với các nhiệm vụ thế hệ tiếp theo như Xuyên qua vệ tinh khảo sát Exoplanet (TESS) đã đi vào quỹ đạo, nhiều ứng cử viên và các hành tinh được xác nhận đang được phát hiện mọi lúc - nhiều người trong số họ cũng mới và thú vị!
Trên thực tế, một trong những khám phá gần đây nhất của TESS, bao gồm một hệ thống ba hành tinh quay quanh một ngôi sao (L 98-59) nằm cách Trái đất khoảng 35 năm ánh sáng. Một trong những hành tinh, được gọi là L 98-59b, nằm giữa kích thước của Trái đất và Sao Hỏa - khiến nó trở thành hành tinh ngoại nhỏ nhất được TESS phát hiện cho đến nay. Khám phá này cũng làm nổi bật sự tinh tế của TESS và nhân đôi số lượng ngoại hành tinh nhỏ được coi là xứng đáng cho các nghiên cứu tiếp theo.
Bài viết mô tả khám phá đã xuất hiện trong số gần đây nhất của Tạp chí Vật lý thiên văn. Nhóm nghiên cứu quốc tế đứng sau phát hiện này bao gồm nhiều nhà khoa học NASA cũng như các nhà nghiên cứu từ Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian, Viện nghiên cứu vật lý thiên văn và vũ trụ Kavli, và nhiều trường đại học và đài quan sát trên khắp thế giới.
Veselin Kostov, nhà vật lý thiên văn tại Trung tâm bay không gian NASA Goddard và Viện SETI, là tác giả chính của bài báo khám phá. Như ông đã giải thích trong một thông cáo báo chí gần đây của NASA:
Khám phá là một thành tựu khoa học và kỹ thuật tuyệt vời cho TESS. Đối với các nghiên cứu khí quyển về các hành tinh nhỏ, bạn cần quỹ đạo ngắn xung quanh các ngôi sao sáng, nhưng các hành tinh như vậy rất khó phát hiện. Hệ thống này có tiềm năng cho các nghiên cứu trong tương lai hấp dẫn.
Như tên chứng thực, TESS săn lùng các ngoại hành tinh bằng cách sử dụng phương pháp được gọi là Phương pháp trắc quang chuyển tuyến (hay còn gọi là Phương thức chuyển tuyến). Điều này liên quan đến việc quan sát các ngôi sao ở xa để tìm thấy ánh sáng đột ngột, là dấu hiệu của một hành tinh đi qua phía trước ngôi sao (tức là quá cảnh) so với người quan sát. Bằng cách quan sát phạm vi và tần suất của các giọt, các nhà khoa học có thể xác định sự tồn tại của các hành tinh, cũng như thời gian và kích thước quỹ đạo của chúng.
Mặc dù phương pháp này hiện là cách hiệu quả nhất để phát hiện và xác nhận các ngoại hành tinh, chiếm 3087 trong số hơn 4000 đã được phát hiện cho đến nay. Tuy nhiên, nó không hiệu quả lắm khi phát hiện ra các hành tinh đá nhỏ hơn như Trái đất. Việc TESS có thể tìm thấy không phải một, mà là ba hành tinh đá quay quanh L 98-59 là một minh chứng cho độ nhạy và khả năng của các thiết bị của nó.
Các hành tinh này (được chỉ định L 98-59b, c và d) có kích thước khoảng 0,8, 1,4 và 1,6 lần Trái đất và quay quanh ngôi sao của chúng rất nhanh với thời gian lần lượt là 2,25, 3,7 và 7,45 ngày. Như Jonathan Brande, đồng tác giả và nhà vật lý thiên văn tại NASA Goddard và Đại học Maryland, đã giải thích:
Nếu bạn có nhiều hơn một hành tinh quay quanh một hệ thống, chúng có thể tương tác hấp dẫn với nhau. TESS sẽ quan sát L 98-59 trong các khu vực đủ để có thể phát hiện các hành tinh có quỹ đạo khoảng 100 ngày. Nhưng nếu chúng ta thực sự may mắn, chúng ta có thể thấy tác động của lực hấp dẫn của các hành tinh chưa được khám phá lên những hành tinh mà chúng ta hiện đang biết.
Mặc dù L 98-59b đại diện cho một kỷ lục mới cho TESS, nhỏ hơn khoảng 10% so với người giữ kỷ lục trước đó mà nó phát hiện ra, nó không phải là hành tinh ngoại nhỏ nhất được phát hiện cho đến nay. Kỷ lục đó thuộc về Kepler-37b, một ngoại hành tinh đá nằm cách Trái đất khoảng 210 năm ánh sáng, chỉ bằng một phần ba kích thước Trái đất và lớn hơn Mặt trăng 20%.
Tuy nhiên, việc phát hiện ra L 98-59b trở nên ấn tượng hơn khi bạn xem xét thực tế rằng nó quay quanh một ngôi sao loại M (sao lùn đỏ) có kích thước bằng một phần ba kích thước và khối lượng của Mặt trời của chúng ta. Ngôi sao này kém sáng hơn đáng kể so với Kepler-37, là ngôi sao loại G (sao lùn vàng) - tương tự Mặt trời của chúng ta - mặc dù L 98-59 đặc biệt sáng khi sao lùn đỏ đi.
Kết hợp với thực tế là nó nằm tương đối gần với Hệ mặt trời của chúng ta, việc phát hiện ra hệ thống ba hành tinh xung quanh L 98-59 khiến nó trở thành một ứng cử viên hấp dẫn cho các quan sát tiếp theo. Sao loại M là loại phổ biến nhất trong Vũ trụ, chiếm 3/4 số sao trong Dải Ngân hà một mình.
Nghiên cứu gần đây cũng đã phát hiện ra rằng chúng có thể là nơi có nhiều khả năng nhất để tìm thấy các hành tinh đá có quỹ đạo trong khu vực sinh sống của ngôi sao. Bởi vì điều này, các nhà khoa học mong muốn tìm hiểu thêm về các hệ hành tinh hình thành xung quanh loại sao này. Chúng bao gồm việc các hành tinh đá có quay quanh các sao lùn đỏ hay không có khả năng giữ lại bầu khí quyển của chúng với lượng bức xạ mà chúng sẽ phải chịu.
Thật không may, không có hành tinh nào trong số các hành tinh này nằm trong vùng có thể ở được của L 98-59. Trên thực tế, ở khoảng cách từ ngôi sao mẹ, L 98-59b nhận được gấp hai mươi hai lần lượng năng lượng bức xạ mà Trái đất nhận được từ Mặt trời. Trong khi đó, L 98-59c và d nhận được bức xạ tương ứng gấp mười và bốn lần so với Trái đất.
Tuy nhiên, tất cả những thứ này chiếm giữ khu vực Venus Venus, phạm vi khoảng cách mà một hành tinh có bầu khí quyển giống Trái đất có thể trải nghiệm hiệu ứng nhà kính chạy trốn, do đó biến nó thành bầu khí quyển giống như sao Kim. Dựa trên kích thước của nó, L 98-59d có thể là một thế giới giống như sao Kim hoặc một sao Hải Vương nhỏ - mà một lõi đá được bao quanh bởi một lớp vỏ khí dày đặc.
Bất kể, vẫn có khả năng các hành tinh này có thể có khả năng sinh sống và nghiên cứu đang diễn ra sẽ trả lời các câu hỏi quan trọng về những thế giới này và các thế giới đá khác quay quanh các sao lùn đỏ gần đó - như Proxima b và t
Nếu chúng ta xem Mặt trời từ L 98-59, quá cảnh Trái đất và Sao Kim sẽ khiến chúng ta nghĩ rằng các hành tinh gần như giống hệt nhau, nhưng chúng ta biết rằng chúng không phải vậy. Chúng ta vẫn còn nhiều câu hỏi về lý do tại sao Trái đất trở nên có thể ở được và Sao Kim thì không. Nếu chúng ta có thể tìm và nghiên cứu các ví dụ tương tự xung quanh các ngôi sao khác, như L 98-59, chúng ta có khả năng có thể mở khóa một số bí mật đó.
May mắn thay, TESS sẽ có cơ hội quan sát hệ thống nhiều lần nữa trước khi kết thúc tháng. Hiện tại, TESS đang theo dõi các vùng 24 x 96 độ của bầu trời phía nam (còn gọi là các ngành) trong 27 ngày tại một thời điểm. Khi năm quan sát đầu tiên được kết thúc vào tháng 7 này, hệ thống L 98-59 sẽ xuất hiện ở bảy trong số 13 khu vực tạo nên bầu trời phía nam.
Hy vọng rằng điều này sẽ cho các nhà thiên văn học thời gian để tinh chỉnh những gì họ biết về ba hành tinh đã được xác nhận này, và có lẽ để tìm thấy nhiều thế giới hơn trong hệ thống đó. Cho rằng cả ba quỹ đạo với ngôi sao Biệt phái Venus Venus, bất cứ thứ gì quay quanh đều có thể nằm trong vùng có thể ở được.
Những quan sát này cũng sẽ đi một chặng đường dài hướng tới việc thiết lập một danh mục các hành tinh đá xung quanh những ngôi sao sáng gần đó. Khi Kính thiên văn vũ trụ James Webb (JWST) lên vũ trụ vào năm 2021, nó sẽ sử dụng khả năng chụp ảnh hồng ngoại tiên tiến của mình để thu thập thông tin về các hành tinh khí quyển này và mô tả chúng.
Vì bốn trong số các quỹ đạo của thế giới TRAPPIST-1 trong ngôi sao của họ HZ, họ được coi là ứng cử viên chính. Đội ngũ của Wesoviến cho thấy các hành tinh L 98-59 cũng vậy. Những nỗ lực kết hợp này sẽ giúp chúng ta tiến gần hơn một bước để xác định xem có bất kỳ hành tinh nào có thể ở được trong khu vực vũ trụ của chúng ta hay không.
