Tiết lộ về bầu khí quyển của các ngoại hành tinh có kích cỡ giống Trái Đất

Đánh giá kích thước và nhiệt độ của các hành tinh này, các nhà nghiên cứu xác định rằng trên mỗi hành tinh đều có các khu vực có thể thích hợp cho sự sống.

Bây giờ, trong một bài báo được công bố trên tạp chí Nature, cũng nhóm các nhà nghiên cứu đó đã báo cáo rằng, có hai hành tinh nằm ở phía trong cùng của hệ thống đó chủ yếu là đá, chứ không phải là hành tinh khí khổng lồ giống như sao Mộc. Những phát hiện mới càng củng cố thêm về khả năng các hành tinh này thực sự có thể sinh sống được.

Các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy rằng bầu khí quyển của cả hai hành tinh này có thể không lớn và khuếch tán như của sao Mộc, thay vì thế chúng đặc lại tương tự như bầu khí quyển của Trái Đất, sao Kim và sao Hỏa.

Nhóm các nhà khoa học do tác giả Julien de Wit làm trưởng nhóm (ông là nghiên cứu sau tiến sĩ tại Khoa Khoa học về Trái Đất, Khí quyển và Hành tinh của MIT), đã đi đến kết luận sau khi thực hiện một sàng lọc sơ bộ về bầu khí quyển của các hành tinh, chỉ vài ngày sau khi công bố phát hiện hệ thống hành tinh này.

Ngày 4/5, nhóm đã trưng dụng Kính viễn vọng không gian Hubble của NASA và chĩa một ngôi sao của hệ thống TRAPPIST – 1 để đón được một sự kiện hiếm có: một cảnh vượt đôi, tức là thời điểm khi hai hành tinh gần như đồng thời đi qua ngôi sao nằm trước chúng. Các nhà nghiên cứu chỉ nhận thấy sự kiện này trước đó hai tuần, nhờ vào ước tính chính xác về cấu hình quỹ đạo của các hành tinh, thực hiện bởi Kính viễn vọng không gian Spitzer của NASA, kính này khi đó đã bắt đầu quan sát hệ TRAPPIST – 1.

De Wit nhớ lại: “Chúng tôi đã nghĩ rằng, có lẽ chúng tôi có thể thấy được nếu mọi người ở Hubble có thể cho chúng tôi thời gian để thực hiện quan sát này, vì vậy chúng tôi đã viết một đề nghị trong vòng chưa đầy 24 giờ, gửi nó đi, và rồi nó đã được xem xét ngay lập tức. Đây là lần đầu tiên chúng ta quan sát được quang phổ của một cảnh vượt đôi, việc này sẽ cho chúng ta có cái nhìn sâu hơn về bầu khí quyển của cả hai hành tinh cùng một lúc.”

Sử dụng kính Hubble, nhóm nghiên cứu đã ghi lại một phổ truyền kết hợp của TRAPPIST – 1b và c, có nghĩa là lúc một hành tinh đầu tiên và sau đó là hành tinh còn lại vượt qua trước ngôi sao, họ đã có thể đo được sự thay đổi ở bước sóng cũng như lượng “dip” của ánh sao với mỗi quá cảnh. (“Dip” ánh sao: khi một ngoại hành tinh đi ngang qua phía trước ngôi sao cặp với nó (nằm phía sau) thì lượng ánh sáng mà nó phản chiếu bị giảm xuống gọi là “dip” (nằm phía trước) -PV)

“Các số liệu là nguyên sơ, hoàn toàn hoàn hảo, và các quan sát đã tốt nhất đúng như chúng tôi mong đợi” – De Wit nói.

Một dấu hiệu của đá

“Dip” ánh sao đã được quan sát trong một phạm vi hẹp của các bước sóng và thu được không khác nhiều so với phạm vi đó. De Wit cho biết, nếu “dip" thay đổi đáng kể, thì đó sẽ là tín hiệu chứng minh các hành tinh đó có bầu khí quyển sáng, lớn và giãn phồng lên, tương tự như bầu khí quyển của hành tinh khí khổng lồ là sao Mộc. Nhưng trường hợp đó đã không xảy ra. Thay vào đó, các dữ liệu cho thấy cả hai hành tinh quá cảnh đều có bầu khí quyển nhỏ gọn hơn, tương tự với các hành tinh có cấu tạo đá như Trái Đất, sao Kim, và sao Hỏa.

De Wit đã phát biểu: “Bây giờ chúng ta có thể nói rằng đó là những hành tinh đá. Và câu hỏi hiện tại là bầu khí quyển của chúng thuộc loại nào? Các kịch bản hợp lý gồm có: một cái gì đó giống như sao Kim, nơi bầu khí quyển chủ yếu là CO2, hoặc một bầu khí quyển giống của Trái Đất với những đám mây dày, hoặc thậm chí giống sao Hỏa với bầu khí quyển đã cạn kiệt. Bước tiếp theo là cố gắng tháo gỡ tất cả những kịch bản có thể xảy ra này ở các hành tinh này.”

Nhiều đôi mắt trên bầu trời hơn

Các nhà khoa học đang làm việc để thiết lập nhiều kính thiên văn trên mặt đất hơn nữa để thăm dò hệ thống hành tinh này sâu hơn, cũng như để khám phá các hệ thống tương tự khác. Ngôi sao của hệ thống hành tinh này – TRAPPIST -1 là một ngôi sao lùn siêu lạnh, đây là một dạng ngôi sao thường lạnh hơn nhiều so với mặt trời và phát ra các bức xạ trong vùng hồng ngoại hơn là quang phổ nhìn thấy được.

Đồng nghiệp của de Wit từ Đại học Liège đã đưa ra các ý tưởng tìm kiếm những hành tinh quay quanh các ngôi sao như vậy, vì chúng mờ nhạt hơn nhiều so với các ngôi sao điển hình và ánh sáng của những ngôi sao đó sẽ không chế ngự được các tín hiệu từ các hành tinh của chúng.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra hệ thống hành tinh TRAPPIST -1 bằng TRAPPIST (viết tắt của Transiting Planets and PlanetesImals Small Telescope), một loại kính thiên văn mặt đất mới được thiết kế để khảo sát bầu trời trong vùng hồng ngoại. TRAPPIST được thiết kế như một nguyên mẫu 60cm để giám sát 70 ngôi sao lùn sáng nhất trong bầu trời phương Nam. Hiện nay, các nhà nghiên cứu đã thành lập một liên minh, gọi là SPECULOOS để tìm kiếm những hành tinh (đang che khuất những ngôi sao siêu lạnh) có thể sinh sống được, và đang xây dựng bốn phiên bản kính viễn vọng lớn hơn ở Chi Lê để tập trung vào các ngôi sao lùn siêu lạnh sáng nhất trên bầu trời bán cầu Nam. Các nhà nghiên cứu cũng đang cố gắng quyên tiền để xây dựng các kính viễn vọng trên bầu trời phương Bắc.

De Wit cho biết “Mỗi chiếc kính thiên văn khoảng 400.000 USD – tương đương với giá của một căn hộ ở Cambridge”. Nếu các nhà khoa học có thể tạo được nhiều kính thiên văn giống như TRAPPIST trên bầu trời hơn, thì các kính thiên văn đó có thể hoạt động như “công cụ trước màn hình” có giá cả vừa phải. Khi đó, các nhà khoa học có thể sử dụng chúng để xác định các hành tinh có thể sinh sống được, sau đó quan sát chi tiết hơn bằng các kính viễn vọng có năng lực mạnh như kính Hubble và James Webb của NASA, dự kiến sẽ ra mắt trong tháng 10/2018.

“Với nhiều quan sát hơn bằng kính Hubble, và tiếp đó là James Webb, chúng ta không chỉ biết được loại hình khí quyển của TRAPPIST – 1, mà còn có thể biết những gì có trong bầu khí quyển đó. Điều đó sẽ rất thú vị” – De Wit nói.

Anh Thư (Theo Phys)