Các nhà thiên văn học phát hiện thấy ''hành tinh cấm'' đáng lẽ ra không thể tồn tại

Một nhóm các nhà thiên văn học vừa khám phá ra hệ sao kỳ lạ mà tại đó, một hành tinh khí "bất khả thi" quay xung quanh một ngôi sao lùn đỏ có tên TOI-5205. Phát hiện mới thách thức hiểu biết của chúng ta về cách hành tinh hình thành và có thể giúp ngành thiên văn học định nghĩa lại nhiều khái niệm cũ kỹ.

Sao lùn đỏ có kích cỡ và nhiệt độ bề mặt kém Mặt Trời của chúng ta, và đồng thời là loại sao thường thấy trong Dải Ngân hà. Do kích cỡ khiêm tốn, những ngôi sao dạng này thường chỉ nóng bằng một nửa Mặt Trời và tỏa ra nhiều ánh đỏ hơn. Sao lùn đỏ có tuổi thọ cao và không sáng chói chang.

Khi so với một hệ sao lớn, một hệ có sao lùn đỏ nằm giữa sẽ chứa nhiều hành tinh hơn. Tuy nhiên lịch sử hình thành của những hệ sao dạng này không cho phép một hành tinh khí khổng lồ hình thành. Quan niệm đó sớm không còn chính xác nữa rồi.

Hình minh họa hành tinh khí quay quanh ngôi sao TOI-5202 - Ảnh: Viện khoa học Carnegie.

Nhóm các nhà khoa học đặt tên cho ngoại hành tinh (hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời) kỳ lạ là TOI-5205b. Các chuyên gia công tác tại Viện khoa học Carnegie đã đăng tải báo cáo mới trên tạp chí The Astronomical Journal , đồng thời xác định hành tinh mới được phát hiện có thể sẽ trở thành mục tiêu nghiên cứu cho Vệ tinh Quá cảnh Khảo sát Ngoại hành tinh (TESS) của NASA.

"Ngôi sao giữa hệ, TOI-5202, có kích cỡ gấp khoảng bốn lần Sao Mộc, vậy mà nó có thể chứa được một hành tinh có kích cỡ tương đương Sao Mộc, điều này thực sự đáng ngạc nhiên!", nhà nghiên cứu Shubham Kanodia cho hay.

Trong những nghiên cứu trước đây, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một số ít các hành tinh khí quay quanh những ngôi sao lùn đỏ cổ xưa. Nhưng tính tới nay, chưa một hành tinh khí nào hiện hữu trong một hệ sao có khối lượng "nhẹ cân" như TOI-5205.

Để dễ bề hình dung, thì có thể so sánh việc Sao Mộc bay quanh Mặt Trời như một hạt đậu di chuyển quanh một quả bưởi; còn với trường hợp của hành tinh TOI-5205b, thì phải lấy hạt đậu và quả chanh để so sánh.

Thực tế, khi TOI-5205b bay ngang qua ngôi sao giữa hệ, nó chắn mất 70% ánh sáng phát ra từ TOI-5205. Trường hợp hy hữu này là một trong số những màn "chắn sáng" lớn nhất lịch sử ngành thiên văn học.

Bên trái là cặp thiên thể TOI-5205 và TOI-5205b, bên phải là Mặt Trời so với Sao Mộc - Ảnh: Viện khoa học Carnegie.

Thông thường, các hành tinh hình thành trong những đĩa bồi tụ chứa khí và bụi bay quanh một ngôi sao non trẻ. Theo giả thuyết hiện tại, việc hình thành các hành tinh khí sẽ yêu cầu khối lượng vật chất tương đương 10 Trái Đất để tạo thành lõi rắn của hành tinh, sau đó lực hấp dẫn từ lõi sẽ thu hút khí từ những vùng lân cận để tạo thành hành tinh khí khổng lồ.

"Sự tồn tại của TOI-5205b cho mở rộng vốn hiểu biết của chúng ta về những đĩa bồi tụ mà tại đó hành tinh hình thành", nhà nghiên cứu Kanodia giải thích.

"Ban đầu, nếu như không đủ vật chất rắn để hình thành lõi, một hành tinh khí sẽ không thể ra đời. Và cuối cùng, nếu đĩa bồi tụ bốc hơi trước khi lõi xuất hiện, hành tinh khí cũng không thể tồn tại. Thế mà TOI-5205b vượt qua những rào cản trên mà ra đời".

Ông kết luận: "Dựa trên những gì ta hiểu về cách sinh thành hành tinh, TOI-5205b đáng lẽ không tồn tại; nó là hành tinh 'cấm'".

Theo các số liệu mà các nhà khoa học thu thập, ánh sáng do TOI-5205b tỏa ra rất phù hợp với những thiết bị đo đạc có trên Kính viễn vọng Không gian James Webb. Bằng thiết bị hiện đại có thể coi là kỳ quan ngành kỹ thuật, chúng ta sẽ biết rõ quá trình hình thành hành tinh bí ẩn.