NASA vừa phát hiện ra hành tinh lạ 'nhà hàng xóm' trước khi mất dấu

Các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb đã thu thập được bằng chứng thuyết phục về một hành tinh khổng lồ quay quanh một ngôi sao trong hệ sao gần Mặt Trời nhất. Cách Trái Đất chỉ bốn năm ánh sáng, Alpha Centauri từ lâu đã là một trong những địa điểm hấp dẫn nhất để tìm kiếm các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời.

Nằm ở vùng trời cực Nam, Alpha Centauri gồm cặp sao sáng Alpha Centauri A và Alpha Centauri B, cả hai đều tương tự Mặt Trời, cùng với sao lùn đỏ mờ Proxima Centauri. Alpha Centauri A là ngôi sao sáng thứ ba trên bầu trời đêm. Trong khi các nhà thiên văn đã xác nhận ba hành tinh quay quanh Proxima Centauri, việc tìm ra bằng chứng chắc chắn về các hành tinh khác quanh Alpha Centauri A hoặc B vẫn là một thách thức lớn.

Bước đột phá nhờ quan sát hồng ngoại tầm trung

Các quan sát gần đây từ thiết bị Mid-Infrared Instrument (MIRI) trên Webb đã mang lại bằng chứng mạnh mẽ nhất từ trước tới nay về một sao khí khổng lồ quanh Alpha Centauri A. Kết quả này được trình bày trong hai bài báo vừa được đăng trên The Astrophysical Journal Letters.

Nếu được xác nhận, đây sẽ là hành tinh gần nhất từng được biết đến quay trong vùng có thể ở được của một ngôi sao giống Mặt Trời. Tuy nhiên, vì là một sao khí khổng lồ, giới khoa học không cho rằng nó có thể hỗ trợ sự sống như chúng ta biết.

Charles Beichman, thuộc Phòng Thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA và Viện Khoa học Ngoại hành tinh tại Caltech’s IPAC, đồng tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Với việc hệ sao này ở rất gần chúng ta, bất kỳ ngoại hành tinh nào được tìm thấy cũng sẽ là cơ hội tốt nhất để thu thập dữ liệu về các hệ hành tinh khác ngoài hệ của chúng ta. Thế nhưng, những quan sát này vô cùng khó khăn, ngay cả với kính viễn vọng không gian mạnh nhất thế giới".

Dù vậy, Webb vốn được thiết kế và tối ưu để tìm các thiên hà xa nhất trong vũ trụ. Nhóm vận hành tại Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian đã phải xây dựng một trình tự quan sát đặc biệt dành riêng cho mục tiêu này, và nỗ lực bổ sung của họ đã được đền đáp rực rỡ”.

Mô phỏng ngoại hành tinh khổng lồ ở hệ sao đôi gần hệ Mặt trời nhất

Nhiều đợt quan sát được lên kế hoạch tỉ mỉ, kết hợp với phân tích cẩn trọng và mô phỏng máy tính quy mô lớn, đã giúp nhóm nghiên cứu xác định rằng nguồn sáng xuất hiện trong ảnh của Webb có khả năng cao là một hành tinh, chứ không phải một vật thể nền (như thiên hà), vật thể tiền cảnh (tiểu hành tinh) hay nhiễu hình ảnh.

Những quan sát đầu tiên diễn ra vào tháng 8.2024, sử dụng màn che sáng coronagraphic mask của MIRI để chặn ánh sáng chói từ Alpha Centauri A. Dù ánh sáng dư thừa từ ngôi sao bạn Alpha Centauri B gây khó khăn cho việc phân tích, nhóm nghiên cứu đã có thể khử bỏ ánh sáng của cả hai sao để lộ ra một vật thể mờ hơn Alpha Centauri A tới hơn 10.000 lần, nằm cách nó khoảng gấp đôi khoảng cách giữa Mặt Trời và Trái Đất.

Bí ẩn “hành tinh biến mất”

Tuy phát hiện ban đầu rất phấn khích, nhóm nghiên cứu vẫn cần thêm dữ liệu để đi đến kết luận chắc chắn. Nhưng các quan sát bổ sung vào tháng 2 và tháng 4.2025 (bằng thời gian quan sát ưu tiên đặc biệt) lại không tìm thấy vật thể nào giống như đã ghi nhận hồi tháng 8.2024.

Nghiên cứu sinh Aniket Sanghi của Caltech, đồng tác giả chính, cho biết: “Chúng tôi đang đối mặt với một trường hợp hành tinh… biến mất! Để tìm hiểu bí ẩn này, chúng tôi đã dùng mô phỏng máy tính để thử hàng triệu quỹ đạo khả dĩ, kết hợp dữ liệu khi hành tinh được nhìn thấy và khi không”.

Trong các mô phỏng này, nhóm đã tính tới cả quan sát năm 2019 của Kính viễn vọng Rất Lớn (VLT) thuộc Đài quan sát Nam Âu, dữ liệu mới từ Webb, và các quỹ đạo ổn định về mặt hấp dẫn trong sự hiện diện của Alpha Centauri B – tức là hành tinh sẽ không bị hất ra khỏi hệ.

Các nhà nghiên cứu cho rằng việc không phát hiện được vật thể trong lần quan sát thứ hai và thứ ba là điều không bất ngờ. Sanghi cho biết: “Chúng tôi nhận thấy rằng trong một nửa số quỹ đạo mô phỏng, hành tinh tiến quá gần ngôi sao và Webb sẽ không thể quan sát được vào cả tháng 2 lẫn tháng 4.2025”.

Dựa trên độ sáng trong quan sát hồng ngoại tầm trung và kết quả mô phỏng quỹ đạo, các nhà nghiên cứu cho rằng đây có thể là một sao khí khổng lồ có khối lượng xấp xỉ sao Thổ, quay quanh Alpha Centauri A trên một quỹ đạo elip, dao động từ một đến hai lần khoảng cách giữa Mặt Trời và Trái Đất.

Sanghi nói: “Nếu được xác nhận, hành tinh tiềm năng này trong ảnh Webb về Alpha Centauri A sẽ là một cột mốc mới cho lĩnh vực chụp ảnh ngoại hành tinh. Trong số tất cả các hành tinh được chụp trực tiếp, đây sẽ là hành tinh gần sao chủ nhất từng thấy. Nó cũng giống với các sao khổng lồ trong hệ Mặt Trời của chúng ta nhất về nhiệt độ và tuổi đời và là gần Trái Đất nhất. Sự tồn tại của nó trong một hệ sao đôi gần nhau sẽ thách thức hiểu biết của chúng ta về cách các hành tinh hình thành, tồn tại và tiến hóa trong những môi trường hỗn loạn”.

Thay đổi tương lai của khoa học ngoại hành tinh

Nếu được xác nhận qua các quan sát bổ sung, kết quả này có thể thay đổi sâu sắc hướng nghiên cứu ngoại hành tinh trong tương lai. Beichman nhận định: “Đây sẽ trở thành một đối tượng chuẩn mực cho khoa học ngoại hành tinh, với vô số cơ hội để nghiên cứu chi tiết bằng Webb và các đài quan sát khác”.

Chẳng hạn, Kính viễn vọng Không gian Nancy Grace Roman của NASA – dự kiến phóng trước tháng 5.2027, thậm chí có thể sớm nhất vào mùa thu 2026 – được trang bị các công cụ đặc biệt để thử nghiệm công nghệ quan sát hệ sao đôi như Alpha Centauri nhằm tìm kiếm các hành tinh khác. Dữ liệu ánh sáng khả kiến từ Roman sẽ bổ sung cho quan sát hồng ngoại của Webb, mang lại cái nhìn độc đáo về kích thước và độ phản chiếu của hành tinh.

Kính viễn vọng Không gian James Webb là đài quan sát khoa học không gian hàng đầu thế giới, được thiết kế để giải mã những bí ẩn vũ trụ lớn nhất. Là sản phẩm hợp tác quốc tế giữa NASA, Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) và Cơ quan Vũ trụ Canada (CSA), Webb nghiên cứu Hệ Mặt Trời của chúng ta, quan sát các ngoại hành tinh xa xôi, và nhìn sâu vào những cấu trúc sơ khai nhất của vũ trụ. Với các thiết bị tiên tiến và khả năng quan sát hồng ngoại vượt trội, Webb đang hé lộ cách các ngôi sao và thiên hà hình thành, khám phá bầu khí quyển của các hành tinh xa lạ, và mang đến hiểu biết chưa từng có về nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ – cũng như vị trí của chúng ta trong đó.

Bùi Tú