Phát Hiện hành tinh giống Trái Đất chỉ cách 35 năm ánh sáng, có thể có sự sống

Các nhà khoa học đã xác nhận hành tinh thứ năm có khả năng sinh sống trong hệ thống L 98-59, hé lộ một tập hợp đa dạng các thế giới đá có thể chứa nước hoặc hoạt động núi lửa.

Theo đó, một nhóm nghiên cứu từ Viện Nghiên cứu Ngoại hành tinh Trottier (IREx) đã hoàn thành cuộc điều tra chi tiết nhất từ trước đến nay về hệ hành tinh xung quanh L 98-59, một sao lùn đỏ gần chúng ta. Phân tích của họ xác nhận một hành tinh thứ năm nằm trong "vùng sống được" của ngôi sao – khu vực mà các điều kiện có thể hỗ trợ sự tồn tại của nước ở dạng lỏng.

Sao lùn đỏ L 98-59 nằm cách Trái Đất chỉ 35 năm ánh sáng, có 3 ngoại hành tinh nhỏ quay quanh, và lần đầu được phát hiện vào năm 2019 bởi kính viễn vọng không gian TESS của NASA. Một hành tinh thứ tư sau đó được xác định bằng dữ liệu vận tốc xuyên tâm thu thập bởi máy quang phổ ESPRESSO của Đài thiên văn Nam Âu (ESO). Bốn hành tinh này di chuyển cực kỳ gần ngôi sao chủ, mỗi hành tinh quay trên quỹ đạo ngắn hơn nhiều so với quỹ đạo của Sao Thủy quanh Mặt Trời.

Dẫn đầu bởi giáo sư Charles Cadieux từ Đại học Montréal (UdeM) và IREx, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra lại lượng dữ liệu khổng lồ từ cả kính viễn vọng mặt đất và không gian. Nỗ lực này cho phép họ đo kích thước và khối lượng của các hành tinh với độ chính xác chưa từng có.

“Những kết quả mới này vẽ nên bức tranh hoàn chỉnh nhất mà chúng ta từng có về hệ thống L 98-59 đầy mê hoặc,” giáo sư Cadieux nói. “Đó là một minh chứng mạnh mẽ về những gì chúng ta có thể đạt được bằng cách kết hợp dữ liệu từ kính viễn vọng không gian và các thiết bị độ chính xác cao trên Trái Đất, cung cấp cho chúng ta những mục tiêu chính cho các nghiên cứu khí quyển trong tương lai bằng Kính viễn vọng Không gian James Webb [JWST]”.

Tất cả các hành tinh trong hệ đều có khối lượng và kích thước tương thích với dạng hành tinh đất đá. Hành tinh trong cùng, L 98-59 b, chỉ bằng 84% kích thước Trái Đất và khoảng một nửa khối lượng, khiến nó trở thành một trong số ít các "hạ-Trái Đất" (sub-Earth) hiếm hoi được biết đến với các thông số đo lường chính xác.

Hai hành tinh phía trong có thể trải qua hoạt động núi lửa cực đoan do hiệu ứng nóng thủy triều (tidal heating), tương tự như Mặt trăng núi lửa Io của Sao Mộc trong Hệ Mặt Trời. Trong khi đó, hành tinh thứ ba, với mật độ thấp bất thường, có thể là một "thế giới nước" (water world), một hành tinh giàu nước không giống bất cứ thứ gì trong Hệ Mặt Trời của chúng ta.

Các phép đo tinh chỉnh tiết lộ các quỹ đạo gần như hoàn hảo hình tròn cho các hành tinh phía trong, một cấu hình thuận lợi cho việc phát hiện khí quyển trong tương lai.

Một trong những đột phá chính của nghiên cứu này là việc xác nhận hành tinh thứ năm trong hệ L 98-59. Hành tinh này, được ký hiệu là L 98-59 f, không đi ngang qua sao chủ – nhưng sự tồn tại của nó được tiết lộ thông qua những biến đổi tinh vi trong chuyển động của ngôi sao, được phát hiện bằng các phép đo vận tốc xuyên tâm từ thiết bị HARPS và dữ liệu ESPRESSO.

L 98-59 f nhận được lượng năng lượng sao gần tương đương với lượng Trái Đất nhận từ Mặt Trời, đặt nó hoàn toàn trong vùng ôn đới, hay vùng sống được, nơi nước có thể tồn tại ở dạng lỏng.

“Việc tìm thấy một hành tinh ôn đới trong một hệ thống nhỏ gọn như vậy khiến khám phá này trở nên đặc biệt thú vị,” Cadieux cho biết. “Nó làm nổi bật sự đa dạng đáng kinh ngạc của các hệ thống ngoại hành tinh và củng cố lý do cho việc nghiên cứu các thế giới có khả năng sinh sống quanh các ngôi sao có khối lượng thấp”.

Thay vì mất thời gian thực hiện quan sát với kính viễn vọng mới, nhóm nghiên cứu đã thực hiện những khám phá này bằng cách dựa vào một kho lưu trữ dữ liệu phong phú từ kính viễn vọng không gian TESS của NASA, các máy quang phổ HARPS và ESPRESSO của ESO tại Chile, và JWST.

Nhóm nghiên cứu sử dụng kỹ thuật phân tích vận tốc xuyên tâm dòng-đến-dòng mới được giới thiệu vào năm 2022 để cải thiện đáng kể độ chính xác của dữ liệu. Bằng cách kết hợp với một chỉ báo nhiệt độ vi sai mới cũng do nhóm phát triển, họ đã có thể xác định chính xác và loại bỏ tín hiệu hoạt động của sao khỏi dữ liệu, làm lộ tín hiệu hành tinh với độ chi tiết chưa từng có.

Kết hợp các phép đo nâng cao này với phân tích các lần đi ngang qua (transit) quan sát được bởi JWST, nhóm đã tăng gấp đôi độ chính xác của các ước tính khối lượng và bán kính cho các hành tinh đã biết.

Những kết quả này xác nhận L 98-59 là một trong những hệ thống lý tưởng nhất để khám phá sự đa dạng của các hành tinh đá, và cuối cùng, tìm kiếm dấu hiệu sự sống.

Khoảng cách gần, kích thước nhỏ của ngôi sao chủ, và dải thành phần cũng như quỹ đạo hành tinh khiến nó trở thành ứng cử viên lý tưởng cho các nghiên cứu tiếp theo về khí quyển bằng JWST, mà nhóm IREx đã bắt đầu thực hiện.