Tìm thấy "bản sao" lạnh lẽo của Trái Đất ở hệ sao lân cận

Các nhà thiên văn học vừa phát hiện một ngoại hành tinh mới quay quanh ngôi sao lùn K (K-dwarf) mang tên HD 137010. Khám phá này được thực hiện sau khi các nhà khoa học nhận thấy một tín hiệu quá cảnh (transit) đơn lẻ và rất nông trong kho dữ liệu lưu trữ từ sứ mệnh K2 mở rộng của kính thiên văn không gian Kepler (NASA).

Ngoại hành tinh này, được ký hiệu là HD 137010b, có kích thước ước tính chỉ lớn hơn Trái Đất khoảng 6%. Tuy nhiên, nhiệt độ bề mặt của nó lại tương đồng với Sao Hỏa - có khả năng xuống dưới mức -70°C.

Đặc điểm của ngôi sao chủ HD 137010

HD 137010 là một ngôi sao lùn loại K3.5V, nằm cách chúng ta khoảng 146 năm ánh sáng trong chòm sao Thiên Bình (Libra).

• Độ tuổi: Ước tính dao động từ 4,8 đến 10 tỷ năm.
• Hoạt động: Mức độ hoạt động từ tính thấp, cho thấy đây là một ngôi sao già và tương đối ổn định.
• Độ sáng: Với cấp sao biểu kiến là 10,1, đây là một trong những ngôi sao sáng nhất được biết đến có sở hữu một hành tinh kích cỡ Trái Đất với các đặc tính quỹ đạo ôn hòa.

Điểm khác biệt so với các phát hiện trước đây

Trong Chiến dịch K2 thứ 15 vào năm 2017, kính thiên văn Kepler đã quan sát ngôi sao này liên tục trong gần ba tháng.

Alexander Venner, nhà thiên văn học tại Đại học Southern Queensland và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Phần lớn các hành tinh kích thước Trái Đất nằm trong vùng có thể sinh sống (habitable zone) được tìm thấy trước đây đều quay quanh các sao lùn đỏ (red dwarfs) - loại sao nhỏ và mờ hơn nhiều so với Mặt Trời của chúng ta."

Ông giải thích thêm rằng các nhà khoa học lo ngại bức xạ năng lượng cao từ sao lùn đỏ có thể thổi bay toàn bộ bầu khí quyển của hành tinh, khiến chúng không thể duy trì sự sống. Ngược lại, ngôi sao chủ HD 137010 có các đặc tính gần giống Mặt Trời hơn, giúp hành tinh HD 137010b có khả năng cao hơn trong việc duy trì bầu khí quyển theo các mô hình lý thuyết hiện tại.

Quá trình phân tích và xác thực

Để xác định bản chất của tín hiệu quá cảnh kéo dài khoảng 10 giờ này, Tiến sĩ Venner và các đồng nghiệp đã kiểm tra kỹ lưỡng dữ liệu từ K2, đường cong ánh sáng sao, ảnh chụp lưu trữ, các phép đo vận tốc xuyên tâm (radial velocity) và dữ liệu đo sao (astrometric data).

Các kết quả kiểm tra khẳng định tín hiệu này xuất phát từ chính ngôi sao mục tiêu và có nguồn gốc vật lý thiên văn, thay vì do nhiễu nền, do một hệ sao đôi che khuất gần đó hoặc một vật thể trong hệ mặt trời gây ra.

Thông số vật lý của HD 137010b

Dựa trên độ sâu của tín hiệu quá cảnh và các đặc tính của ngôi sao chủ, các nhà thiên văn học đã tính toán được:

• Bán kính: Gấp khoảng 1,06 lần Trái Đất.
• Chu kỳ quỹ đạo: Ước tính khoảng 355 ngày (gần bằng 1 năm trên Trái Đất).
• Năng lượng nhận được: Hành tinh này chỉ nhận được khoảng 29% lượng bức xạ sao so với lượng Trái Đất nhận từ Mặt Trời. Điều này đặt nó nằm ở rìa ngoài của vùng có thể sinh sống xung quanh ngôi sao.

Tiến sĩ Venner nhận định: "Nếu HD 137010b có bầu khí quyển giống Trái Đất hoặc Sao Hỏa, nó có thể lạnh hơn cả Nam Cực. Tuy nhiên, nếu lớp khí quyển dày hơn, nó có thể làm ấm hành tinh đủ để duy trì nước lỏng - một môi trường tiềm năng cho sự sống."

Tầm nhìn tương lai

Mặc dù các thiết bị thiên văn hiện tại chưa thể phân tích toàn diện các đặc điểm của hành tinh mới này, nhưng đây sẽ là mục tiêu hàng đầu cho các thiết bị đo vận tốc xuyên tâm thế hệ mới nhằm tìm kiếm "bản sao Trái Đất".

Các sứ mệnh không gian tương lai được thiết kế để chụp ảnh trực tiếp các hành tinh giống Trái Đất, như Đài quan sát Thế giới có thể sinh sống (Habitable Worlds Observatory) của NASA, cũng có thể sẽ chụp được những hình ảnh thực tế về HD 137010b.

Khám phá này đã được công bố chính thức trên tạp chí khoa học uy tín Astrophysical Journal Letters.