Phát hiện ra hành tinh khổng lồ quay quanh ngôi sao nhỏ, thách thức các lý thuyết
- Trần Tuấn Thôn
- •
Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra trong một nghiên cứu mới rằng một hành tinh ngoài hệ mặt trời khổng lồ quay quanh một ngôi sao rất nhỏ. Hiện tượng hiếm gặp này không thể giải thích được bằng lý thuyết hình thành hành tinh hiện có và nguồn gốc của hành tinh đã trở thành một bí ẩn chưa có lời giải.
Ngôi sao có tên gọi là TOI-6894, là một sao lùn đỏ nhỏ giống như nhiều ngôi sao khác trong Ngân Hà, Đại học Warwick ở Vương quốc Anh lưu ý trong một thông cáo báo chí vào ngày 4 tháng 6. Với khối lượng chỉ bằng khoảng 20% Mặt Trời, ngôi sao này không được coi là có đủ điều kiện để nuôi dưỡng các hành tinh lớn.
Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu quốc tế do nhà vật lý thiên văn Edward Bryant của trường dẫn đầu đã phát hiện ra những đặc điểm riêng biệt của một hành tinh khổng lồ có tên là TOI-6894b quay quanh ngôi sao nhỏ này.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra hệ thống sao này một cách bất ngờ trong một cuộc khảo sát quy mô lớn bằng cách sử dụng các quan sát từ Vệ tinh khảo sát ngoại hành tinh quá cảnh (TESS).
Bryant cho biết ban đầu ông tìm kiếm các hành tinh khổng lồ thông qua các quan sát của TESS đối với hơn 91.000 sao lùn đỏ khối lượng thấp, và sau đó phát hiện ra sự vận chuyển của TOI-6894b (có nghĩa là nó được quan sát thấy đi qua giữa TOI-6894 và Trái Đất).
Bryant cho biết ông rất phấn khích về khám phá này. “Chúng tôi không bao giờ ngờ rằng các hành tinh như TOI-6894b có thể hình thành xung quanh các ngôi sao có khối lượng thấp như vậy. Khám phá này sẽ là nền tảng để hiểu được các điều kiện khắc nghiệt mà các hành tinh khổng lồ hình thành.”
TOI-6894b là một hành tinh khí khổng lồ có mật độ thấp với bán kính lớn hơn một chút so với Sao Thổ, nhưng chỉ bằng khoảng 50% khối lượng của Sao Thổ. TOI-6894 là ngôi sao có khối lượng thấp nhất được biết đến có một hành tinh khổng lồ như vậy quay quanh, với khối lượng chỉ bằng 60% ngôi sao có khối lượng thấp nhất tiếp theo có một hành tinh như vậy.
Một điều nữa khiến TOI-6894b trở nên đặc biệt là bầu khí quyển của nó. Hầu hết các hành tinh khí khổng lồ được các nhà thiên văn học phát hiện cho đến nay đều là Sao Mộc nóng, là những hành tinh khí khổng lồ có nhiệt độ từ 1.000 đến 2.000 độ Kelvin. Ngược lại, TOI-6894b chỉ có nhiệt độ 420 độ Kelvin và có thể được các nhà thiên văn học mô tả là một trong những hành tinh khổng lồ có bầu khí quyển lạnh.
Thách thức các lý thuyết hiện có về sự hình thành hành tinh
“Đây là một khám phá rất thú vị”, Vincent Van Eylen, phó giáo sư về ngoại hành tinh tại University College London và là thành viên của nhóm nghiên cứu, cho biết. “Chúng tôi thực sự không biết làm thế nào một ngôi sao có khối lượng nhỏ như vậy có thể hình thành nên một hành tinh lớn như vậy. Đây là một trong những mục tiêu của việc tìm kiếm thêm các ngoại hành tinh”.
Ông cho biết: “Bằng cách tìm kiếm các hệ hành tinh khác với hệ mặt trời của chúng ta, chúng ta có thể kiểm tra các mô hình của mình và hiểu rõ hơn về cách hệ mặt trời của chúng ta hình thành”.
Thuyết được chấp nhận rộng rãi nhất về sự hình thành hành tinh là thuyết bồi tụ lõi, theo đó lõi của một hành tinh đầu tiên được hình thành thông qua sự bồi tụ (sự tích tụ dần dần của vật chất) và khi khối lượng lõi tăng lên, cuối cùng nó sẽ thu hút các loại khí có thể tạo thành bầu khí quyển và trở thành một hành tinh khí khổng lồ thông qua quá trình bồi tụ khí mất kiểm soát.
Dựa trên lý thuyết này, việc hình thành các hành tinh khí khổng lồ quanh những ngôi sao có khối lượng thấp sẽ khó khăn hơn. Điều này là do lượng khí và bụi (nguyên liệu hình thành hành tinh) trong đĩa tiền hành tinh (protoplanetary disk) xung quanh ngôi sao rất hạn chế. Lượng nguyên liệu ít ỏi này không đủ để tạo ra một lõi có khối lượng đủ lớn, cũng như không thể kích hoạt quá trình bồi tụ khí mất kiểm soát.
Nhưng sự tồn tại của TOI-6894b cho thấy lý thuyết này không hoàn toàn chính xác và cần có những lý thuyết khác để giải thích nó.
Bryant nói thêm: “Xét về khối lượng của hành tinh, TOI-6894b có thể hình thành thông qua quá trình tích tụ lõi khối lượng trung gian, trong đó một nguyên hành tinh hình thành và liên tục tích tụ khí, nhưng lõi không đủ lớn để gây ra sự tích tụ khí mất kiểm soát”.
“Một khả năng khác là nó hình thành từ một đĩa không ổn định về mặt hấp dẫn”, ông nói. “Trong một số trường hợp, các đĩa xung quanh các ngôi sao có thể trở nên không ổn định do lực hấp dẫn của chính chúng. Các đĩa này sau đó có thể vỡ ra, cho phép khí và bụi sụp đổ và hình thành các hành tinh”.
Nhưng nhóm nghiên cứu phát hiện rằng dựa trên dữ liệu hiện có, không lý thuyết nào có thể giải thích đầy đủ sự hình thành của TOI-6894b, khiến nguồn gốc của hành tinh khổng lồ này trở thành một câu hỏi chưa có lời giải.
Kết quả nghiên cứu trên đã được công bố trên tạp chí Nature Astronomy ngày 4 tháng 6.
Xem thêm
Từ khóa hành tinh khổng lồ
