Tìm ra bằng chứng về một mặt trăng mới và tại sao đây là tin hết sức quan trọng?

Mặt trăng (moon là vệ tinh tự nhiên của Trái đất, nhưng không chỉ Trái đất là có Mặt trăng. Trong hệ Mặt trời có tổng cộng 181 mặt trăng xoay quanh các hành tinh, trong đó 8 hành tinh đạt chuẩn chiếm đến hơn 173. 8 vệ tinh còn lại xoay quanh các hành tinh lùn.

Nói chung vì mặt trăng có rất nhiều, nên việc tìm ra mặt trăng mới cũng chẳng có gì đáng ngạc nhiên. Nhưng có tin này có thể bạn chưa biết, đó là con người chưa từng xác định được bất kỳ mặt trăng nào nằm ngoài hệ Mặt trời.

Các hành tinh nằm ngoài hệ Mặt trời thường được gọi là ngoại hành tinh (exoplanet), nên ta có thể gọi mặt trăng quay xung quanh chúng là ngoại mặt trăng - exomoon. Nhưng phải cho đến tận năm 2017, 2 nhà khoa học từ ĐH Columbia là Alex Teachey và David Kipping mới công bố rằng họ tìm thấy một ứng viên cho danh hiệu exomoon đầu tiên từ dữ liệu của Kepler.

Và nay, họ bằng các dữ liệu từ kính thiên văn vũ trụ mạnh mẽ hơn là Hubble, họ đã có thêm bằng chứng cho thấy vật thể ấy đích thực là một mặt trăng bên ngoài hệ Mặt trời.

"Nếu các dữ liệu từ Hubble cũng cho kết quả tương tự, nghiên cứu có thể cung cấp những dữ kiện quan trọng về sự phát triển của một hệ hành tinh, và khiến giới khoa học phải xem xét lại các giả thuyết về sự hình thành của mặt trăng xung quanh một tinh cầu."

Tên của exomoon tiềm năng này là Kepler-1625b-i, đang xoay quanh hành tinh Kepler-1625b, và cả 2 đều có quỹ đạo quanh một ngôi sao giống như Mặt trời là Kepler-1625. Toàn bộ hệ thống sao-hành tinh này cách chúng ta 8000 năm ánh sáng.

Trong đó, Kepler-1625-b là một tinh cầu khí khổng lồ, có đường kính lớn gấp 11 lần Trái đất, nhưng nặng còn hơn cả sao Mộc. Còn mặt trăng của nó Kepler-1625b-i, dù chỉ là một vệ tinh nhưng cũng có kích thước ngang ngửa với Hải Vương tinh trong hệ Mặt trời, với quỹ đạo cách 3 triệu km so với hành tinh chủ của nó

Khoa học tìm ra manh mối về Kepler-1625b-i khi đang nghiên cứu khối dữ liệu của kính thiên văn Kepler cung cấp - gồm 284 ngoại hành tinh. Họ muốn tìm thấy một exomoon thực sự, và rồi nhận ra có một đường ánh sáng bị bẻ cong đến từ một hệ sao hành tinh - chính là Kepler-1625.

"Kepler chỉ ghi nhận được có 3 lần hành tinh này đi ngang qua ngôi sao chủ của nó, và lý do chủ yếu là vì nó mất gần 1 năm để hoàn thành 1 vòng quỹ đạo. 3 lần là nhiều, nhưng vẫn chưa đủ để kết luận. Và vì Kepler sắp không còn hoạt động, chúng tôi sẽ chuyển sang quan sát với Hubble." - Kipping giải thích.

"Phân tích của chúng tôi đang cho thấy một số điểm bất thường. Đầu tiên là hành tinh này dường như có những lần chuyển tiếp sớm hơn 1,25h; đây là dấu hiệu cho thấy có một thứ khác mang lực hấp dẫn đang tác động lên nó. Thứ hai là có thêm một đợt ánh sáng bị bẻ cong nữa sau khi quá trình chuyển tiếp kết thúc."

Tin hơi buồn là Hubble hiện đang là "hàng hot" do quá nhiều đội dự án đăng ký, nên thời gian sử dụng của 2 nhà khoa học chỉ giới hạn khoảng 40h. Thời hạn ấy đã kết thúc trước khi vật thể tạm gọi là mặt trăng này kết thúc chuyển tiếp để tính toán.

Nhìn chung, hiện vẫn chưa thể kết luận được chính thức về sự tồn tại của Kepler-1625b-i - hay exomoon đầu tiên. Đó có thể là mặt trăng, nhưng cũng có thể là một hành tinh khác trong hệ Kepler-1625. Tuy nhiên ở thời điểm hiện tại, Kepler vẫn chưa phát hiện được bằng chứng nào cho thấy hệ sao-hành tinh này có nhiều hơn 1 hành tinh.

"Nếu được xác nhận thì đây là một hệ trăng-hành tinh hết sức đặc biệt. Giống như sao Mộc với một mặt trăng có kích cỡ như Hải Vương tinh vậy," - Kipping cho biết.

Câu hỏi chưa có lời giải

Ngoài ra nếu Kepler-1625b-i được chứng minh là có thật, thì sẽ nảy ra rất nhiều câu hỏi cần phải giải đáp.

Đầu tiên, Kepler-1625b-i có khối lượng chỉ bằng 1,5% so với Kepler-1625b - giống như tỉ lệ của Trái đất và Mặt trăng. Nhưng cả 2 đều có dạng khí (nghĩa là không có bề mặt rắn), nên không ai hiểu Kepler-1625b-i ra đời như thế nào.

Theo giả thuyết hiện tại, Mặt trăng của chúng ta được hình thành sau vụ va chạm của Trái đất với một thiên thạch. Nhưng với một tinh cầu khí như Kepler-1625b, các vụ va chạm sẽ không thể tạo ra đủ nguyên liệu để hình thành một Mặt trăng bự như vậy.

Mặt trăng của sao Mộc được cho là hình thành từ một chuỗi các nguyên liệu khác nhau, nhưng không có vệ tinh nào mang kích cỡ như vậy. Phải chăng nguyên do đến từ lực hấp dẫn, khiến bản thân Kepler-1625b-i có thể hút nhiên liệu từ nơi khác?

Các câu hỏi chưa có lời giải, và phải cần đến sự trợ giúp của kính thiên văn Hubble và James Webb trong tương lai.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances.