Khám phá mới nhất của TESS có thể thay đổi việc tìm kiếm thế giới ngoài hành tinh của chúng ta như thế nào
Gliese 12 b, quay quanh một ngôi sao lùn đỏ, mát cách chúng ta chỉ 40 năm ánh sáng, hứa hẹn sẽ cung cấp thông tin cho các nhà thiên văn học nhiều hơn về cách các hành tinh ở gần các ngôi sao của chúng giữ lại hoặc mất đi bầu khí quyển. Trong ý tưởng của nghệ sĩ này, Gliese 12 b được thể hiện với một bầu không khí mỏng manh. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA/JPL-Caltech/R. Bị tổn thương (Caltech-IPAC)
Các nhà thiên văn học sử dụng TESS của NASA và các cơ sở khác đã phát hiện ra một hành tinh có kích thước bằng Trái đất và Sao Kim, chỉ cách chúng ta 40 năm ánh sáng, có tên là Gliese 12 b. Lý tưởng để nghiên cứu sâu hơn do khoảng cách và đặc điểm của nó, “sao Kim” này quay quanh một ngôi sao lùn đỏ và có thể giúp tiết lộ những hiểu biết sâu sắc về quá trình tiến hóa và khả năng sinh sống của hành tinh.
Hai nhóm nhà thiên văn học quốc tế đã phát hiện ra một hành tinh có kích thước bằng Trái đất và sao Kim chỉ cách chúng ta 40 năm ánh sáng bằng cách sử dụng các quan sát của TESS (Vệ tinh Khảo sát Ngoại hành tinh Quá cảnh) của NASA và nhiều cơ sở khác. Nhiều yếu tố khiến nó trở thành một ứng cử viên rất phù hợp để nghiên cứu sâu hơn bằng cách sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA.
TESS quan sát một vùng trời rộng lớn trong khoảng một tháng mỗi lần, theo dõi sự thay đổi độ sáng của hàng chục nghìn ngôi sao trong khoảng thời gian từ 20 giây đến 30 phút. Ghi lại sự chuyển động — sự mờ đi thường xuyên, ngắn gọn của các ngôi sao do các thế giới quay quanh chuyển động — là một trong những mục tiêu chính của sứ mệnh.
Thông tin chi tiết từ các nhóm nghiên cứu
Masayuki Kuzuhara, trợ lý giáo sư dự án tại Trung tâm Sinh vật học vũ trụ ở Tokyo, người đồng lãnh đạo một nhóm nghiên cứu với Akihiko Fukui, trợ lý dự án, cho biết: “Cho đến nay, chúng tôi đã tìm thấy thế giới có kích thước bằng Trái đất, quá cảnh, ôn hòa, gần nhất”. giáo sư tại Đại học Tokyo. “Mặc dù chúng tôi chưa biết liệu nó có bầu khí quyển hay không, nhưng chúng tôi đã nghĩ nó như một ngoại sao Kim, với kích thước và năng lượng tương tự nhận được từ ngôi sao của nó là hành tinh láng giềng của chúng ta trong hệ mặt trời.”
Ngôi sao chủ, được gọi là Gliese 12, là một sao lùn đỏ lạnh nằm cách chòm sao Song Ngư gần 40 năm ánh sáng. Ngôi sao này chỉ bằng khoảng 27% kích thước Mặt trời, với khoảng 60% nhiệt độ bề mặt Mặt trời. Thế giới mới được phát hiện, có tên là Gliese 12 b, quay quanh quỹ đạo cứ sau 12,8 ngày và có kích thước bằng Trái đất hoặc nhỏ hơn một chút – có thể so sánh với Sao Kim. Giả sử hành tinh này không có bầu khí quyển thì nhiệt độ bề mặt ước tính vào khoảng 107 độ F (42 độ C).
Kích thước ước tính của Gliese 12 b có thể lớn bằng Trái đất hoặc nhỏ hơn một chút – có thể so sánh với Sao Kim trong hệ mặt trời của chúng ta. Ý tưởng của nghệ sĩ này so sánh Trái đất với các cách giải thích Gliese 12 b khác nhau, từ nơi không có bầu khí quyển đến nơi có bầu khí quyển dày đặc giống như sao Kim. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA/JPL-Caltech/R. Bị tổn thương (Caltech-IPAC)
Đặc điểm của các ngôi sao lùn đỏ và các hành tinh của chúng
Các nhà thiên văn học nói rằng kích thước và khối lượng nhỏ bé của các sao lùn đỏ khiến chúng trở nên lý tưởng để tìm kiếm các hành tinh có kích thước bằng Trái đất. Một ngôi sao nhỏ hơn có nghĩa là độ mờ lớn hơn trong mỗi lần di chuyển và khối lượng thấp hơn có nghĩa là một hành tinh quay quanh có thể tạo ra sự chao đảo lớn hơn, được gọi là “chuyển động phản xạ” của ngôi sao. (Xem video bên dưới.) Những hiệu ứng này giúp phát hiện các hành tinh nhỏ hơn dễ dàng hơn.
Độ sáng thấp hơn của các sao lùn đỏ cũng có nghĩa là vùng có thể ở được — phạm vi khoảng cách quỹ đạo nơi nước ở dạng lỏng có thể tồn tại trên bề mặt hành tinh — nằm gần chúng hơn. Điều này giúp việc phát hiện các hành tinh chuyển động trong vùng có thể ở được xung quanh các sao lùn đỏ dễ dàng hơn so với các hành tinh xung quanh các ngôi sao phát ra nhiều năng lượng hơn.
Khoảng cách giữa Gliese 12 và hành tinh mới chỉ bằng 7% khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời. Hành tinh này nhận được năng lượng từ ngôi sao của nó nhiều hơn 1,6 lần so với Trái đất từ Mặt trời và khoảng 85% những gì Sao Kim trải qua.
Shishir Dholakia, một nghiên cứu sinh tại trường Đại học California, cho biết: “Gliese 12 b đại diện cho một trong những mục tiêu tốt nhất để nghiên cứu xem liệu các hành tinh cỡ Trái đất quay quanh các ngôi sao mát có thể giữ được bầu khí quyển của chúng hay không, một bước quan trọng để nâng cao hiểu biết của chúng ta về khả năng sinh sống trên các hành tinh trong thiên hà của chúng ta”. Trung tâm Vật lý thiên văn tại Đại học Nam Queensland ở Úc. Anh ấy đồng lãnh đạo một nhóm nghiên cứu khác với Larissa Palethorpe, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Edinburgh và Đại học College London.
Hiểu về khí quyển và sự tiến hóa của hành tinh
Cả hai đội đều cho rằng việc nghiên cứu Gliese 12 b có thể giúp mở khóa một số khía cạnh trong quá trình tiến hóa của hệ mặt trời của chúng ta.
Palethorpe giải thích: “Người ta cho rằng bầu khí quyển đầu tiên của Trái đất và Sao Kim đã bị loại bỏ và sau đó được bổ sung bởi lượng khí thải từ núi lửa và các vụ bắn phá từ vật chất còn sót lại trong hệ mặt trời”. “Trái đất có thể sinh sống được, nhưng sao Kim không tồn tại được do nó hoàn toàn mất nước. Vì Gliese 12 b nằm giữa Trái đất và Sao Kim về nhiệt độ, bầu khí quyển của nó có thể dạy chúng ta rất nhiều về con đường sinh sống mà các hành tinh thực hiện khi chúng phát triển.”
Một yếu tố quan trọng trong việc duy trì bầu khí quyển là tính bão tố của ngôi sao. Các sao lùn đỏ có xu hướng hoạt động từ tính nên thường xuyên phát ra các tia X mạnh và thường xuyên. Tuy nhiên, phân tích của cả hai đội đều kết luận rằng Gliese 12
không có dấu hiệu của hành vi cực đoan.
Một bài báo do Kuzuhara và Fukui dẫn đầu đã được xuất bản vào ngày 23 tháng 5 trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters. Các phát hiện của Dholakia và Palethorpe đã được xuất bản trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia cùng ngày.
Trong quá trình di chuyển, ánh sáng của ngôi sao chủ đi qua bất kỳ bầu khí quyển nào. Các phân tử khí khác nhau hấp thụ các màu sắc khác nhau, do đó quá trình vận chuyển cung cấp một tập hợp dấu vết hóa học có thể được phát hiện bằng kính thiên văn như Webb.
Michael McElwain, nhà vật lý thiên văn nghiên cứu tại Goddard của NASA, cho biết: “Chúng tôi chỉ biết một số hành tinh ôn đới tương tự Trái đất, vừa đủ gần chúng ta vừa đáp ứng các tiêu chí khác cần thiết cho loại nghiên cứu này, được gọi là quang phổ truyền qua, sử dụng cơ sở vật chất hiện có”. Trung tâm Chuyến bay Không gian ở Greenbelt, Maryland, đồng thời là đồng tác giả của bài báo Kuzuhara và Fukui. “Để hiểu rõ hơn về sự đa dạng của khí quyển và kết quả tiến hóa của những hành tinh này, chúng ta cần thêm những ví dụ như Gliese 12 b.”
Tham khảo: “Gliese 12 b: Một hành tinh ôn đới có kích thước bằng Trái đất ở 12 pc Lý tưởng cho Quang phổ truyền qua khí quyển” của Masayuki Kuzuhara, Akihiko Fukui, John H. Livingston, José A. Caballero, Jerome P. de Leon, Teruyuki Hirano, Yui Kasagi , Felipe Murgas, Norio Narita, Masashi Omiya, Jaume Orell-Miquel, Enric Palle, Quentin Changeat, Emma Esparza-Borges, Hiroki Harakawa, Coel Hellier, Yasunori Hori, Kai Ikuta, Hiroyuki Tako Ishikawa, Takanori Kodama, Takayuki Kotani, Tomoyuki Kudo , Juan C. Morales, Mayuko Mori, Evangelos Nagel, Hannu Parviainen, Volker Perdelwitz, Ansgar Reiners, Ignasi Ribas, Jorge Sanz-Forcada, Bun'ei Sato, Andreas Schweitzer, Hugo M. Tabernero, Takuya Takarada, Taichi Uyama, Noriharu Watanabe , Mathias Zechmeister, Néstor Abreu García, Wako Aoki, Charles Beichman, Víctor J. S. Béjar, Timothy D. Brandt, Yéssica Calatayud-Borras, Ilaria Carleo, David Charbonneau, Karen A. Collins, Thayne Currie, John P. Doty, Stefan Dreizler, Gareb Fernández-Rodríguez, Izuru Fukuda, Daniel Galán, Samuel Geraldía-González, Josafat González-Garcia, Yuya Hayashi, Christina Hedges, Thomas Henning, Klaus Hodapp, Masahiro Ikoma, Keisuke Isogai, Shane Jacobson, Markus Janson, Jon M. Jenkins, Taiki Kagetani, Eiji Kambe, Yugo Kawai, Kiyoe Kawauchi, Eiichiro Kokubo, Mihoko Konishi, Judith Korth, Vigneshwaran Krishnamurthy, Takashi Kurokawa, Nobuhiko Kusakabe, Jungmi Kwon, Andrés Laza-Ramos, Florence Libotte, Rafael Luque, Alberto Madrigal-Aguado, Yuji Matsumoto, Dimitri Mawet, Michael W. McElwain, Pedro Pablo Meni Gallardo, Giuseppe Morello, Sara Muñoz Torres, Jun Nishikawa, Stevanus K. Nugroho, Masahiro Ogihara, Alberto Peláez-Torres, David Rapetti, Manuel Sánchez-Benavente, Martin Schlecker, Sara Seager, Eugene Serabyn, Takuma Serizawa, Monika Stangret, Aoi Takahashi, Huân-Yu Teng, Motohide Tamura, Yuka Terada, Akitoshi Ueda, Tomonori Usuda, Roland Vanderspek, Sébastien Vievard, David Watanabe, Joshua N. Winn và Maria Rosa Zapatero Osorio, Ngày 23 tháng 5 năm 2024, Thư Tạp chí Vật lý Thiên văn.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad3642
TESS là sứ mệnh Khám phá Vật lý Thiên văn của NASA do NASA Goddard quản lý và do MIT điều hành tại Cambridge, Massachusetts. Các đối tác khác bao gồm Northrop Grumman, có trụ sở tại Falls Church, Virginia; Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA ở Thung lũng Silicon của California; Trung tâm Vật lý Thiên văn | Harvard & Smithsonian ở Cambridge, Massachusetts; Phòng thí nghiệm Lincoln của MIT; và Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian ở Baltimore. Hơn chục trường đại học, viện nghiên cứu và đài quan sát trên toàn thế giới tham gia sứ mệnh này.
