Phát hiện 6 hành tinh quay xung quanh một ngôi sao

Ảnh minh họa phi thuyền Kepler. (Ảnh: NASA/Sứ mệnh Kepler/Wendy Stenzel)

Một ngôi sao kiểu Mặt trời với sáu hành tinh quay xung quanh vừa được phi thuyền Kepler phát hiện ra là cái các nhà nghiên cứu NASA đang tuyên bố là khám phá lớn nhất trong ngành của họ kể từ khi hành tinh ngoại (hành tinh ngoài hệ mặt trời) đầu tiên được phát hiện ra hồi năm 1995.

Sáu hành tinh mới nằm cách trái đất hơn 2000 năm ánh sáng đang quay xung quanh một ngôi có kích cỡ ngang ngửa như Mặt trời của chúng ta, nó có tên gọi là Kepler-11. Các hành tinh được phát hiện bằng phương pháp đi qua, phương pháp có thể phát hiện sự mờ đi chút ít trong ánh sáng của một ngôi sao khi một hành tinh quét qua đường nhìn của chúng ta từ phía trái đất. Trước kết quả này, duy chỉ có một ngôi sao được biết có nhiều hơn một hành tinh đang quay xung quanh, đó là Kepler-9, được phát hiện ra hồi năm ngoái, ngôi sao có hai hành tinh đã được xác nhận và có khả năng còn một hành tinh thứ ba nữa.

Năm trong số sáu hành tinh quay xung quanh ngôi sao của chúng ở cự li gần hơn bất kì hành tinh nào quay xung quanh Mặt trời của chúng ta, với chu kì quỹ đạo từ 10 đến 47 ngày Trái đất. Đây là hệ hành tinh có chen chút nhất từng được phát hiện tính cho đến nay. Quỹ đạo của hành tinh thứ sáu, nếu đặt bên trong hệ mặt trời của chúng ta, sẽ nằm giữa quỹ đạo của Thủy tinh và Kim tinh.

“Vì hết sức bất ngờ và chúng tôi đang nắm được rất nhiều thông tin của hệ này, nên chúng tôi nghĩ đây là phát hiện lớn nhất về hành tinh ngoại kể từ sự khám phá ra 51 Pegasi-b, hành tinh ngoại đầu tiên hồi năm 1995”, phát biểu của Jack Lissauer thuộc Trung tâm Nghiên cứu NASA Ames, California, người lãnh đạo nghiên cứu trên.

Ánh sáng sao mờ đi

Bằng cách đo “chiều sâu” của mỗi sự đi qua, cái cho biết ánh sáng sao bị mờ đi bao nhiêu do một hành tinh đang đi qua, các nhà nghiên cứu đã có thể tính ra khối lượng và bán kính của từng hành tinh. Bằng cách này, họ còn có thể thu được tỉ trọng khối của từng hành tinh, mang lại những manh mối cho thành phần cấu tạo của chúng.

Sáu hành tinh có kích cỡ từng bằng hai lần bán kính Trái đất đến hơn bốn lần bán kính Trái đất, và các nhà nghiên cứu mô tả chúng là tương đối “sưng phù”, vì bán kính tương đối lớn so với khối lượng của chúng. Họ cho rằng các hành tinh trên có khả năng có tỉ trọng lưng chừng giữa Trái đất và Hải Vương tinh, và hai hành tinh phía trong có thể cấu tạo từ đá và nước với một bầu khí quyển hơi nước.

Tuy nhiên, họ lưu ý không nền so sánh với Trái đất ở giai đoạn này. “Chúng tôi vẫn đang tìm hiểu xem làm thế nào tự nhiên tạo ra những hành tinh trong ngưỡng khối lượng trung gian này”, phát biểu của Jonathan Fortney, một trong các chuyên gia nghiên cứu cấu trúc hành tinh trong đội NASA, hiện làm việc tại trường Đại học California, Santa Cruz. “Rõ ràng là những hành tinh như thế không giống Trái đất chút nào cả, bổ sung thêm tính đa dạng hành tinh đến mức khó tin của chúng ta”.

Fortney cho biết thêm rằng việc có nhiều hành tinh trong cùng một hệ như vậy sẽ mang lại một cơ hội độc nhất vô nhị để tìm hiểu về sự tiến triển địa chất của từng hành tinh, giống hệt như việc các nhà thiên văn đã so sánh lịch sử hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta. Ngôi sao chủ, Kepler-11, già hơn Mặt trời, ước tính chừng 6-10 tỉ năm tuổi.

Kết quả “hết sức tuyệt vời’

Suzanne Aigrain, một nhà thiên văn ở trường Đại học Oxford, Anh quốc, người không tham gia gì trong nghiên cứu trên, mô tả kết quả mới trên là một kết quả “hết sức tuyệt vời” và tán thành rằng nhiều chi tiết hơn nữa của từng hành tinh sẽ được hé lộ khi Kepler tiếp tục theo dõi hệ thống trên. Bà cũng đề xuất rằng có thể phát hiện ra thêm nhiều chi tiết đặc biệt về khí quyển hành tinh bằng cách khảo sát quang phổ do từng sự đi qua tạo ra, sử dụng các đài thiên văn vũ trụ, hoặc trên mặt đất.

Kích cỡ tương đối của những khám phá hành tinh ngoại mới của Kepler. (Ảnh: NASA/Tim Pyle)

Các nhà nghiên cứu NASA thừa nhận sự may mắn đối với khám phá này vì phương pháp đi qua chỉ hoạt động khi nhà quan sát nằm ở gần mặt phẳng của một hành tinh ngoại. “Chỉ vì một hành tinh trong hệ được quan sát đi qua từ một điểm ưu thế đặc biệt, điều đó không có nghĩa là mọi hành tinh sẽ đi qua được nhìn từ cùng một góc độ”, Lissauer nói. Vì lí do này, ông ước tính rằng hệ thống Kepler-11, do đó, có thể là một hệ mặt trời với xác suất một phần 10.000. “Hệ Kepler-11 phẳng hơn cả một đĩa CD. Một miếng băng nhựa vinyl kiểu cũ thật sự là một vật tương tự tốt hơn để hình dung cỡ của hệ hành tinh mà chúng tôi đang trông thấy”, ông nói.

Lissauer tin rằng tính ổn định bất ngờ của hệ hành tinh trên mang lại sự gần gũi của các hành tinh với ngôi sao là do các hiệu ứng tắt dần xảy ra không bao lâu sau khi các hành tinh hình thành. Ông cho rằng hiệu ứng này có thể được trung chuyển bởi chất khí, hay các tiểu hành tinh kiểu như giữa Hỏa tinh và Mộc ting trong hệ mặt trời của chúng ta. “Nhưng phải có rất nhiều tiểu hành tinh như vậy mới làm chậm dần chuyển động li tâm và đưa chúng vào trạng thái ổn định kéo dài trong hàng tỉ năm trời”.

Các nhà nghiên cứu cũng cho rằng một hành tinh thứ bảy có thể đang nằm giữa quỹ đạo của hành tinh thứ năm và thứ sáu, suy luận từ kích cỡ của khe trống và các quan sát sơ bộ về hiệu ứng hấp dẫn giữa các hành tinh. Quan điểm này được chia sẻ bởi Carole Haswell thuộc trường Đại học Mở ở Anh quốc, bà đoan chắc rằng những hành tinh khác nữa có thể sẽ được tìm thấy. “Nếu có những hành tinh như vậy trong hệ, thì sự phân tích chi tiết động lực học trong khoảng thời gian dài sẽ cho phép chúng được phát hiện ra một cách gián tiếp”, bà nói. “Cũng có thể có những hành tinh đi qua có chu kì lâu hơn mà Kepler chưa phát hiện ra sự đi qua của nó”.

Khám phá được công bố trên tạp chí Nature.

Nguồn: James Dacey – physicsworld.com