Phát hiện hành tinh giống Trái đất nhất từ trước tới nay

Các nhà khoa học đã phát hiện hành tinh khi xem xét lại những dữ liệu từ kính viễn vọng Kepler, vốn đã dừng hoạt động từ năm 2018. Và hành tinh mới được đặt tên Kepler-1649c. Các tìm kiếm trước đó với thuật toán máy tính đã nhận diện sai về hành tinh này. Và khi nghiên cứu xem xét lại dữ liệu của kính viễn vọng Kepler lần thứ hai, các nhà khoa học đã để ý đến các dấu hiệu và xác định nó giống một hành tinh. Trong tất cả các ngoại hành tinh được Kepler phát hiện, hành tinh này nằm cách Trái đất 300 năm ánh sáng, có kích thước và nhiệt độ ước tính gần giống với Trái đất.

Hành tinh mới được tiết lộ chỉ lớn hơn 1,06 lần so với hành tinh của chúng ta. Tổng lượng ánh sáng mà nó nhận được từ sao chủ bằng 75% tổng lượng ánh sáng mà Trái đất nhận từ Mặt trời, điều này có nghĩa là nhiệt độ của ngoại hành tinh này có thể giống với hành tinh của chúng ta. Nhưng có một điểm khác với Trái đất, nó có quay quanh một sao lùn đỏ.

Thomas Zurbuchen, Phó quản trị viên Ban Giám đốc Nhiệm vụ khoa học của NASA nói: “Điều này rất thú vị, hành tinh xa xôi này cho chúng ta hy vọng ngày càng lớn hơn rằng một Trái đất nằm đâu đó trong số các ngôi sao đang chờ đợi được phát hiện. Các dữ liệu thu thập bởi các sứ mệnh như của Kepler và các vệ tinh khảo sát ngoại hành tinh của chúng tôi sẽ tiếp tục mang lại các khám phá tuyệt vời”.

Vẫn còn nhiều điều chưa biết về Kepler-1649c, như bầu khí quyển, điều có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ của hành tinh này. Các tính toán hiện tại về kích thước của hành tinh này có sai số đáng kể, cũng giống như các giá trị trong thiên văn học khi nghiên cứu về các đối tượng ở rất xa. Nhưng trên cơ sở những gì đã biết, Kepler-1649c đặc biệt hấp dẫn với các nhà khoa học đang tìm kiếm các hành tinh với điều kiện có khả năng sống được.

Có các ngoại hành tinh có ước đoán kích thước gần với Trái đất. Một số khác có thể gần giống Trái đất về nhiệt độ. Nhưng chưa có một ngoại hành tinh nào khác giống với Trái đất với cả hai giá trị này và nằm trong vùng có thể có sự sống trong quỹ đạo của nó.

Nhà nghiên cứu Andrew Vanderburg, Đại học Texas, tác giả đầu tiên của bài báo phát hành ngày 15-4 trên Tạp chí Vật lý thiên văn nói: "Trong số tất cả các hành tinh bị dán nhãn sai mà chúng tôi đã phục hồi, đây là một hành tinh đặc biệt thú vị, không chỉ bởi vì nó ở vùng có thể sống được và kích cỡ gần với Trái đất, mà còn vì cách nó có thể tương tác với hành tinh láng giềng. Nếu chúng tôi không kiểm tra lại công việc của thuật toán bằng phương pháp thủ công, chúng tôi đã bỏ qua nó”.

Giả lập đồ họa về Kepler-1694c quay quanh một sao lùn đỏ.

Kepler-1694c quay quanh một sao lùn đỏ gần đến nỗi mỗi một năm trên Kepler-1694c chỉ tương đương 19,5 ngày trên Trái đất. Hệ thống này còn một số các hành tinh đá khác cũng có kích thước tương đương, nhưng có quỹ đạo quanh ngôi sao chỉ bằng một nửa khoảng cách so với Kepler-1694c, tương tự như quỹ đạo của sao Kim quanh Mặt trời của chúng ta ở khoảng cách bằng một nửa khoảng cách của Trái đất. Sao lùn đỏ là một trong những ngôi sao phổ biến trong thiên hà, có nghĩa là các hành tinh như thế này có thể phổ biến hơn so với suy nghĩ của chúng ta.

Tìm kiếm những sai sót

Trước đây, các nhà khoa học trong nhiệm vụ Kepler đã phát triển một thuật toán có tên Robovetter để giúp sắp xếp lượng dữ liệu khổng lồ do tàu vũ trụ Kepler tạo ra. Kepler đã tìm kiếm các hành tinh bằng phương pháp đi ngang qua, tập trung quan sát vào các ngôi sao, tìm kiếm những bóng chìm độ sáng khi các hành tinh đi qua trước các ngôi sao chủ của chúng.

Phần lớn những bóng chìm này là hiện tượng khác ngoài các hành tinh, sự thay đổi tự nhiên trong độ sáng của các ngôi sao tới các vật thể vũ trụ đi ngang qua, làm cho nó giống như một hành tinh. Công việc của Robovetter là phân loại được khoảng 12% trong số bóng chìm này là các hành tinh thực sự. Các dấu hiệu mà Robovetter xác định là các nguồn khác sẽ bị đánh đấu là “dương tính giả”.

Các nhà thiên văn học đã nghi ngờ thuật toán có thể có nhầm lẫn và cẩn phải kiểm tra lại. Và nhóm làm đã xem xét lại các trường hợp “dương tính giả” để xác định đúng chúng không phải ngoại hành tinh. Và họ đã tìm ra rằng thuật toán Robovetter đã dán sai nhãn cho Kepler-1649c.

Đồ họa này so sánh kích thước của Trái đất và Kepler-1649c, một ngoại hành tinh có bán kính chỉ lớn hơn Trái đất 1,06 lần.

Phát hiện này cho thấy giá trị của công việc kiểm tra lần hai công việc của thuật toán tự động. Thậm chí sáu năm sau khi Kepler dừng thu thập dữ liệu từ khu vực quan sát ban ban đầu của nó từ năm 2009-2013, trước khi nghiên cứu ở nhiều khu vực khác, phân tích này đã phát hiện một trong những hành tinh giống Trái đất độc đáo nhất chưa từng được khám phá.

Có thể còn một hành tinh thứ ba

Kepler-1649c không chỉ là một hành tinh giống với Trái đất về kích thước và năng lượng nhận được từ ngôi sao chủ của nó, mà còn cung cấp một cái nhìn hoàn toàn mới về hệ hành tinh ở đó. Cứ chín lần hành tinh bên ngoài trong hệ thống quay quanh ngôi sao chủ thì hành tinh bên trong quay quanh gần như chính xác bốn lần. Thực tế là quỹ đạo của chúng ổn định trong một tỷ lệ như vậy cho thấy hệ thống của chính nó là cực kỳ ổn định và có khả năng tồn tại trong một thời gian dài.

Tỷ lệ thời gian gần như hoàn hảo thường là do sự cộng hưởng quỹ đạo, nhưng tỷ lệ 9-4 là tương đối độc đáo trong các hệ thống hành tinh. Thông thường các cộng hưởng có dạng tỷ lệ như 2-1 hoặc 3-2. Mặc dù chưa được xác nhận, sự hiếm có của tỷ lệ này có thể gợi ý đến sự hiện diện của một hành tinh ở giữa hai hành tinh bên trong và bên ngoài xoay quanh trong sự đồng bộ, tạo ra một cặp cộng hưởng 3-2.

Nhóm nghiên cứu tìm kiếm bằng chứng về một hành tinh bí ẩn thứ ba này nhưng chưa có kết quả. Tuy nhiên, điều đó có thể là do hành tinh quá nhỏ để nhìn thấy hoặc ở độ nghiêng quỹ đạo khiến cho vệ tinh Kepler không thể tìm thấy bằng phương pháp đi ngang qua.

Dù bằng cách nào, hệ thống này cung cấp một thí dụ khác về một hành tinh có kích thước Trái đất trong vùng có thể có sự sống của một ngôi sao lùn đỏ. Những ngôi sao nhỏ và mờ này đòi hỏi các hành tinh phải quay rất gần trong khu vực đó, không quá ấm và không quá lạnh để có khả năng tồn tại. Mặc dù, thí dụ duy nhất này chỉ là một trong số rất nhiều, nhưng làm gia tăng bằng chứng cho thấy các hành tinh như vậy là phổ biến xung quanh các sao lùn đỏ.

Nhà nghiên cứu Vanderburg nói: "Chúng ta càng nhận được nhiều dữ liệu, chúng ta càng thấy nhiều dấu hiệu chỉ ra rằng các ngoại hành tinh có kích thước Trái đất có thể có sự sống phổ biến xung quanh các loại sao này. Với các sao lùn đỏ hầu như ở khắp mọi nơi xung quanh thiên hà của chúng ta và những hành tinh đá nhỏ và có khả năng sinh sống xung quanh chúng, cơ hội một trong số chúng không quá khác so với Trái đất của chúng ta trông sáng hơn một chút”.