Sử dụng kính thiên văn săn ngoại hành tinh TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) của NASA cùng dự án quan sát ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets) đặt trên cao nguyên Nam Cực, các nhà thiên văn học vừa phát hiện một hệ hành tinh hiếm và có cấu trúc “kỳ lạ” chưa từng được ghi nhận trước đây.
Hệ hành tinh này quay quanh ngôi sao TOI-201, cách Trái Đất khoảng 370 năm ánh sáng. Điều đặc biệt nằm ở chỗ các quỹ đạo của những ngoại hành tinh trong hệ đang thay đổi nhanh đến mức các nhà khoa học có thể quan sát sự biến đổi đó theo “thời gian thực”, một hiện tượng gần như chưa từng xuất hiện trong lịch sử nghiên cứu thiên văn.
Phát hiện hợp chất hữu cơ trên sao Hỏa, lời giải cho sự sống ngoài Trái Đất?
Ngôi sao TOI-201 có khối lượng lớn hơn Mặt Trời khoảng 1,3 lần và đường kính cũng lớn hơn tương đương.
Quanh nó tồn tại một “gia đình” hành tinh rất đa dạng. Đáng chú ý là một siêu Trái Đất dạng đá có khối lượng gấp 6 lần hành tinh của chúng ta nhưng chỉ mất 5,8 ngày để hoàn thành một vòng quỹ đạo.
Bên cạnh đó là một hành tinh khí khổng lồ, được đặt tên TOI-201b, có khối lượng bằng một nửa sao Mộc và chu kỳ quỹ đạo 53 ngày.
Xa hơn nữa là một “gã khổng lồ” thực sự với khối lượng gấp 16 lần sao Mộc, cần tới gần 7,9 năm để quay quanh sao chủ.
Theo Amaury Triaud, thành viên nhóm nghiên cứu, phần lớn các hệ hành tinh thường có cấu trúc “giống như những hạt đậu trong một vỏ”, tức là các hành tinh có kích thước, đặc điểm tương đồng và nằm trên cùng một mặt phẳng quỹ đạo. Tuy nhiên, TOI-201 hoàn toàn đi ngược lại quy luật này.
Ba thiên thể trong hệ có sự khác biệt rõ rệt về kích thước, khối lượng và đặc biệt là cách chúng tương tác hấp dẫn với nhau. Chính sự tương tác này tạo ra một hệ động lực học phức tạp, khiến quỹ đạo của các hành tinh không ổn định như thông thường.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học uy tín Science vào ngày 15/4, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc hiểu rõ hơn về sự đa dạng của các hệ hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời.
Quỹ đạo biến động – quá trình thường kéo dài hàng tỷ năm
Trong vũ trụ, việc quỹ đạo hành tinh thay đổi không phải là hiếm. Tuy nhiên, các biến đổi này thường diễn ra cực kỳ chậm, kéo dài hàng triệu đến hàng tỷ năm, vượt xa khả năng quan sát trực tiếp của con người.
Điều khiến TOI-201 trở nên đặc biệt là tốc độ thay đổi nhanh bất thường. Nguyên nhân chính nằm ở quỹ đạo cực kỳ dẹt, nghiêng và có độ lệch tâm cao của hành tinh ngoài cùng. Lực hấp dẫn từ “gã khổng lồ” này liên tục kéo giãn và làm lệch quỹ đạo của các hành tinh bên trong.
Hệ quả là hướng quỹ đạo của các hành tinh thay đổi theo thời gian, kéo theo sự sai lệch về thời điểm “quá cảnh”, hiện tượng khi một hành tinh đi ngang qua trước mặt ngôi sao chủ và làm giảm độ sáng của nó.
Các nhà khoa học dự đoán rằng chỉ trong khoảng 200 năm nữa, các hành tinh này sẽ không còn đi qua trước mặt sao theo cách có thể quan sát từ Trái Đất.
Theo nhà thiên văn học Tristan Guillot, trong Hệ Mặt Trời, hầu hết các hành tinh đều nằm gần cùng một mặt phẳng. Nhưng TOI-201 lại là ngoại lệ hoàn toàn, khi mỗi hành tinh có quỹ đạo riêng biệt và không đồng phẳng.
Điều này cho thấy hệ đang trải qua một quá trình “tái tổ chức quỹ đạo” mạnh mẽ, một giai đoạn được cho là xảy ra ngay sau khi các hành tinh hình thành nhưng hiếm khi được quan sát trực tiếp.
Phát hiện này mang lại cơ hội quý giá để các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách các hệ hành tinh, bao gồm cả Hệ Mặt Trời của chúng ta, tiến hóa theo thời gian.
Dấu hiệu “lệch nhịp” hé lộ bí mật hệ hành tinh
Khi TESS ghi nhận một lần quá cảnh hiếm hoi của hành tinh ngoài cùng, các kính thiên văn trên toàn cầu đồng loạt quan sát thấy lực hấp dẫn của nó đang “kéo” ngôi sao TOI-201. Đồng thời, các nhà khoa học phát hiện sự chậm trễ bất thường trong thời điểm quá cảnh của TOI-201b.
Thông thường, các hành tinh di chuyển với độ chính xác gần như tuyệt đối, giống như một chiếc đồng hồ cơ học. Nhưng trong trường hợp này, TOI-201b đột ngột “trễ hẹn” khoảng 30 phút so với dự kiến, một sai lệch lớn trong thiên văn học.
Sao Hoả từng có đại dương bao phủ một phần ba hành tinh?
Theo Triaud, sự thay đổi đột ngột này ban đầu gây bất ngờ lớn. Tuy nhiên, khi các nhóm nghiên cứu trên khắp thế giới cùng phân tích dữ liệu, họ bắt đầu ghép nối các manh mối để hiểu rõ hơn về cơ chế vận hành của hệ hành tinh độc đáo này.
Phát hiện mang tính đột phá này cũng nhấn mạnh vai trò của các đài quan sát đặt tại những vị trí đặc biệt trên Trái Đất.
Dù việc vận hành kính thiên văn tại Nam Cực gặp nhiều thách thức về hậu cần, điều kiện môi trường khắc nghiệt lại mang đến lợi thế vô giá cho quan sát thiên văn.
Nhờ đó, các nhà khoa học có thể nghiên cứu những hệ hành tinh có chu kỳ quỹ đạo dài như TOI-201, điều vốn rất khó thực hiện ở các khu vực khác.
Khám phá này không chỉ mở ra một chương mới trong nghiên cứu ngoại hành tinh mà còn đặt ra những câu hỏi lớn về cách các hệ hành tinh hình thành và tiến hóa.
Trong bức tranh rộng lớn của vũ trụ, TOI-201 có thể chỉ là một trong nhiều hệ “kỳ lạ” đang chờ được phát hiện, nhưng nó đã đủ để thay đổi cách con người nhìn nhận về sự ổn định và trật tự của các thế giới ngoài kia.
(Theo Space, LiveScience)
