Các nhà khoa học tại NASA vừa phát hiện một hành tinh bí ẩn, được mệnh danh là ‘siêu Trái Đất’, cách chúng ta 154 năm ánh sáng và đang phát ra một tín hiệu lặp lại. Hành tinh có tên TOI-1846 b, có kích thước lớn gấp gần hai lần và nặng gấp bốn lần Trái Đất. Nó quay quanh một ngôi sao lùn đỏ nhỏ với chu kỳ chỉ 4 ngày, tạo ra hiện tượng giảm sáng lặp lại kỳ lạ trên ngôi sao chủ.

Được xác nhận bởi một nhóm các nhà khoa học sử dụng cả kính thiên văn trên không gian và dưới mặt đất, TOI-1846 b đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu khi kính viễn vọng không gian TESS của NASA quan sát thấy mô hình mờ sáng này vào tháng 3 hàng năm. Hành tinh này rơi vào ‘khoảng trống bán kính’ – vùng kích thước mà các hành tinh xuất hiện thưa thớt, nằm giữa các hành tinh nhỏ, đá như Trái Đất và các hành tinh lớn, giàu khí như Sao Hải Vương.

Mặc dù nhiệt độ bề mặt ước tính lên tới 600 độ F (khoảng 315 độ C), các nhà nghiên cứu cho rằng hành tinh này vẫn có thể chứa nước. Họ tin rằng TOI-1846 b có lõi rắn, giàu đá, một lớp băng dày đặc, và thậm chí có thể có một đại dương nông hoặc một lớp khí quyển mỏng. Các phép đo của nhóm nghiên cứu cũng cho thấy hành tinh này quay quanh ngôi sao chủ chỉ trong chưa đầy 4 ngày, trên một quỹ đạo gần hơn nhiều so với khoảng cách của Sao Thủy với Mặt Trời trong Hệ Mặt Trời.

Ngôi sao chủ là một ngôi sao lùn đỏ, có kích thước và khối lượng bằng khoảng 40% của Mặt Trời, và phát sáng ở nhiệt độ khoảng 6.000 độ F (khoảng 3.300 độ C). Vì sao lùn đỏ có kích thước nhỏ hơn và phát sáng yếu hơn, nên các hành tinh phải quay rất gần để nhận đủ nhiệt. Điều này cũng khiến việc phát hiện hành tinh trở nên dễ dàng hơn khi chúng đi ngang qua trước ngôi sao, gây ra sự mờ sáng nhỏ dễ nhận diện bằng kính viễn vọng.

TESS, được phóng lên năm 2018, đã ghi nhận hơn 7.600 sự kiện ‘quá cảnh’ như vậy và xác nhận hơn 630 hành tinh cho đến nay. Với bốn camera độ nhạy cao quét bầu trời mỗi 30 phút, TESS rất lý tưởng để phát hiện các mức giảm sáng nhỏ như của TOI-1846 b.

Hành tinh mới phát hiện này cũng có khả năng bị khóa thủy triều (tidally locked), nghĩa là một mặt luôn hướng về ngôi sao, trong khi mặt còn lại chìm trong bóng tối. Sự chênh lệch nhiệt độ lớn này có thể tạo điều kiện cho nước bị ‘bẫy lại’ ở những vùng mát hơn, tùy thuộc vào cách nhiệt được truyền qua bầu khí quyển.

NASA hy vọng Kính viễn vọng Không gian James Webb sẽ sớm nhắm tới TOI-1846 b để nghiên cứu bầu khí quyển bằng ánh sáng hồng ngoại. Nếu điều kiện phù hợp, Webb có thể phát hiện dấu hiệu của hơi nước, methane, carbon dioxide hoặc các loại khí khác. Các kính thiên văn mặt đất như Đài quan sát Gemini ở Hawaii cũng đang hỗ trợ, sử dụng thiết bị chính xác MAROON-X để đo sự dao động nhỏ của ngôi sao gây ra bởi lực hấp dẫn của hành tinh, giúp xác định khối lượng của nó và phát hiện các hành tinh ẩn khác.

Các nhà nghiên cứu cho rằng TOI-1846 b không phải là hành tinh duy nhất trong hệ này. Những thay đổi nhẹ trong quỹ đạo của nó cho thấy có thể tồn tại một hành tinh khác trong cùng hệ sao, có thể nằm ở vùng xa hơn và mát hơn, tức là khu vực có thể sống được (habitable zone). Khám phá này đi kèm với một phát hiện khác gần đây: TOI-715 b, một hành tinh siêu Trái Đất khác, nằm cách Trái Đất 137 năm ánh sáng, cũng quay quanh một sao lùn đỏ.

Cả hai hành tinh này giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về cơ chế vì sao một số hành tinh nhỏ mất khí quyển theo thời gian, trong khi những hành tinh khác vẫn giữ được. Vì sao lùn đỏ chiếm khoảng 75% tổng số sao trong Dải Ngân Hà, nên việc nghiên cứu các hành tinh như TOI-1846 b có thể tiết lộ bao nhiêu thế giới có thể sinh sống đang ẩn mình trong ‘sân sau’ của chúng ta trong thiên hà.

Một nghiên cứu gần đây từ Viện Công nghệ California (Mỹ) đã phát hiện ra một vai trò bất ngờ của ngôi sao thứ ba trong vụ nổ siêu tân tinh. Trong các hệ thống sao biến quang, sự tồn tại của một ngôi sao thứ ba có thể đóng vai trò ‘người mai mối’ thầm lặng, dẫn đến sự hình thành của các sao lùn trắng và vụ nổ siêu tân tinh.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ sứ mệnh Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu để xác định 50 hệ ba sao chứa sao biến quang. Trong các hệ này, hai ngôi sao gần nhau tạo thành cặp chính, trong khi ngôi sao thứ ba quay ở khoảng cách xa hơn nhiều.

Sau khi thực hiện 2.000 mô phỏng máy tính, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng trong khoảng 20% trường hợp, chính lực hấp dẫn từ ngôi sao thứ ba đã làm biến đổi quỹ đạo của cặp sao đôi, khiến chúng xích lại gần nhau mà không cần trải qua giai đoạn lớp vỏ khí chung như giả thuyết truyền thống.

Trước đây, các nhà thiên văn học tin rằng phần lớn các sao biến quang hình thành thông qua quá trình tiến hóa lớp vỏ chung. Tuy nhiên, phát hiện mới cho thấy mô hình này không phải là con đường duy nhất. Trong các mô phỏng của nhóm nghiên cứu, có đến 60% trường hợp lớp vỏ khí chung vẫn hình thành nhưng được kích hoạt bởi sự tác động của ngôi sao thứ ba.

Đáng chú ý, nhóm nghiên cứu dự đoán có thể có tới 40% các biến thiên thảm khốc ngoài thực tế được hình thành từ hệ ba sao. Con số này cao hơn nhiều so với những gì dữ liệu quan sát từ Gaia từng ghi nhận.

Nhà nghiên cứu Kareem El-Badry chia sẻ: ‘Trong suốt 50 năm qua, giới thiên văn học đã sử dụng mô hình vỏ khí chung để giải thích sự hình thành sao biến quang. Nhưng giờ đây, chúng tôi phát hiện rằng rất nhiều hệ thống như vậy thực chất là sản phẩm của các tương tác ba sao’.

Phát hiện này mở ra một hướng nghiên cứu mới, thách thức những giả định lâu đời về sự tiến hóa của các hệ sao trong vũ trụ. Việc nghiên cứu các hệ ba sao và vai trò của ngôi sao thứ ba sẽ giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về sự hình thành của các sao biến quang và vụ nổ siêu tân tinh.

Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã đạt được bước tiến quan trọng trong lĩnh vực khám phá vũ trụ khi phát hiện ra một vật thể song sinh đã chết của ngôi sao nổi tiếng Betelgeuse, thường được gọi là “quái vật sắp nổ”. Betelgeuse là một trong những ngôi sao lớn nhất và sáng nhất trên bầu trời Trái Đất, với khối lượng gấp 16,5-19 lần khối lượng của Mặt Trời và bán kính lớn hơn 764 lần bán kính của Mặt Trời.

Betelgeuse hiện đang ở giai đoạn cuối cùng của vòng đời, được gọi là giai đoạn “sao khổng lồ đỏ”, và dự kiến sẽ phát nổ trong thời gian tới, có thể trong năm nay hoặc trong 100.000 năm tới. Ngoài ra, Betelgeuse cũng là một sao biến quang, với ánh sáng từ nó liên tục thay đổi theo thời gian. Sự thay đổi độ sáng này đã trở thành một chủ đề nghiên cứu thú vị đối với các nhà khoa học.

Các nhà khoa học đã xác định được nguyên nhân của sự thay đổi độ sáng này là một “bóng ma” quay quanh Betelgeuse. “Bóng ma” này có thể là thứ đôi khi cản bớt ánh sáng từ ngôi sao này chiếu đến Trái Đất. Đây là một ngôi sao song sinh, ra đời cùng lúc với Betelgeuse, nhưng đã chết trước từ rất lâu và trở nên rất mờ nhạt. Ngôi sao chết này được đặt tên là Siwarha.

Siwarha có khối lượng gấp khoảng 1,6 lần khối lượng của Mặt Trời, quay quanh Betelgeuse với khoảng cách quỹ đạo là 4 đơn vị thiên văn và chu kỳ quỹ đạo là 5,94 năm. Phát hiện này đến từ các quan sát của Đài thiên văn Gemini, một hệ thống gồm 2 kính viễn vọng đặt tại Hawaii (Mỹ) và Chile. Việc phát hiện ra Siwarha là một thành tựu đáng kể, mở ra cơ hội để nghiên cứu sâu hơn về vòng đời của các ngôi sao và các hệ thống sao song sinh.

Điều đáng chú ý là cặp vật thể khổng lồ này nằm cách Trái Đất tận 548 năm ánh sáng và Betelgeuse đã chết nên cực kỳ mờ nhạt. Tuy nhiên, phát hiện này đã mở ra một trang mới trong việc khám phá vũ trụ và hiểu rõ hơn về vòng đời của các ngôi sao. Qua việc nghiên cứu các ngôi sao như Betelgeuse và Siwarha, các nhà khoa học có thể thu thập thêm kiến thức về quá trình hình thành và tiến hóa của các ngôi sao trong vũ trụ.

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một nhóm thiên hà “ngủ đông” đã ngừng hình thành sao trong giai đoạn đầu của vũ trụ, khoảng một tỷ năm sau Vụ nổ Big Bang. Phát hiện này, thu được từ dữ liệu của Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), cung cấp những hiểu biết mới về tiến trình hình thành và tiến hóa của các thiên hà trong giai đoạn đầu của vũ trụ.

Có một số nguyên nhân dẫn đến việc các thiên hà ngừng hình thành sao mới. Một trong số đó có thể là sự hiện diện của các lỗ đen siêu lớn tại trung tâm của thiên hà, phát ra bức xạ mạnh làm nóng và giảm lượng khí lạnh – thành phần quan trọng cho quá trình hình thành sao. Ngoài ra, các thiên hà lân cận lớn hơn cũng có thể làm giảm hoặc làm nóng khí lạnh, dẫn đến việc ngừng hình thành sao. Hệ quả là, những thiên hà này có thể ở trạng thái “ngủ đông” trong thời gian dài hoặc bị triệt tiêu hoàn toàn.

Một nguyên nhân khác khiến các thiên hà trở nên không hoạt động là do phản hồi từ các quá trình sao. Khi khí trong thiên hà bị làm nóng và đẩy ra ngoài do các hiện tượng như siêu tân tinh, gió sao mạnh hoặc áp lực liên quan đến ánh sáng sao, thiên hà sẽ trải qua một giai đoạn “yên tĩnh” tạm thời. Theo Alba Covelo Paz, sinh viên tiến sĩ tại Đại học Geneva và tác giả chính của nghiên cứu, giai đoạn này thường kéo dài khoảng 25 triệu năm. Trong thời gian này, khí đã bị đẩy ra sẽ rơi trở lại, và khí ấm sẽ làm mát lại, cho phép thiên hà có thể bắt đầu hình thành sao mới.

Trước đây, các nhà thiên văn học chỉ phát hiện được bốn thiên hà “ngủ đông” trong tỷ năm đầu tiên của vũ trụ. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng dữ liệu quang phổ nhạy của JWST, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã phát hiện ra 14 thiên hà “ngủ đông” với khối lượng trong phạm vi rộng ở vũ trụ đầu tiên. Phát hiện này cho thấy rằng các thiên hà “ngủ đông” không chỉ giới hạn ở mức khối lượng thấp hoặc rất cao.

Các nhà nghiên cứu đã bất ngờ khi phát hiện ra các thiên hà “ngủ đông” trong vũ trụ đầu tiên, vì những thiên hà này còn trẻ và nên đang trong quá trình hình thành nhiều sao mới. Tuy nhiên, với sự hỗ trợ của JWST, họ đã có thể xác định được các thiên hà này đã ngừng hình thành sao từ 10 đến 25 triệu năm trước khi được quan sát.

Trong tương lai, các nhà thiên văn học hy vọng sẽ có thể làm sáng tỏ thêm về các “nhà máy sao đang ngủ” này thông qua các quan sát tiếp theo. Một chương trình JWST sắp tới có tên là “Sleeping Beauties” sẽ tập trung vào việc khám phá các thiên hà “ngủ đông” trong vũ trụ đầu tiên, giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về quá trình hình thành sao liên tục.

Như Paz cho biết, vẫn còn nhiều điều chưa biết đối với các nhà nghiên cứu, nhưng với phát hiện này, họ đã tiến một bước gần hơn đến việc giải mã quá trình hình thành và tiến hóa của các thiên hà trong giai đoạn đầu của vũ trụ.