Xung quanh một ngôi sao lùn màu cam, cách Trái Đất 130 năm ánh sáng, các nhà thiên văn đã phát hiện ra một kho báu bất ngờ.

Cụ thể, trong khi quan sát hệ sao HD 23472 bằng máy quang phổ ESPRESSO (Đài quan sát Nam Âu - ESO), một nhóm các nhà khoa học thuộc Viện Instituto de Astrofisica e Ciencias do Espaco ở Bồ Đào Nha dẫn đầu, đã tìm thấy 3 siêu Trái Đất và 2 siêu sao Thủy (super Mercury) tồn tại trong cùng một hệ thống sao có tên HD 23472.

Loại ngoại hành tinh này (siêu sao Thủy) vẫn còn rất hiếm vì chúng rất khó phát hiện - tính cả 2 hành tinh vừa tìm thấy này, thì cho đến nay giới thiên văn học mới chỉ quan sát được tổng 8 ngoại hành tinh siêu sao Thủy.

Nhóm nghiên cứu đã xử lý tất cả các con số và đặc trưng cho hệ thống sao này và gọi tên từng hành tinh, từ gần ngôi sao HD 23472 nhất đến xa nhất:

- HD 23472 d có chu kỳ quỹ đạo quanh ngôi sao HD 23472 là 3,98 ngày; bán kính gấp 0,75 lần Trái Đất và khối lượng gấp 0,54 lần Trái Đất.

- HD 23472 e, khám phá gần đây nhất, có chu kỳ quỹ đạo quanh ngôi sao HD 23472 là 7,9 ngày; gấp 0,82 bán kính Trái Đất và gấp 0,76 khối lượng Trái Đất.

- HD 23472 f có chu kỳ quỹ đạo quanh ngôi sao HD 23472 là 12,16 ngày; gấp 1,13 bán kính Trái Đất và gấp 0,64 khối lượng Trái Đất.

- HD 23472 b có chu kỳ quỹ đạo quanh ngôi sao HD 23472 là 17,67 ngày; gấp 2,01 bán kính Trái Đất và gấp 8,42 khối lượng Trái Đất.

- HD 23472 c có chu kỳ quỹ đạo quanh ngôi sao HD 23472 là là 29,8 ngày; gấp 1,85 khối lượng Trái Đất và gấp 3,37 bán kính Trái Đất.

Hệ thống sao HD 23472 và 5 hành tinh quay quanh nó. Ảnh: NASA/JPL-Caltech

Theo trưởng nhóm Susana Barros, việc phát hiện ra hai siêu sao Thủy trong hệ thống sao là một điều bất ngờ. "Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng hệ thống sao này bao gồm ba siêu Trái Đất với bầu khí quyển quan trọng và đáng ngạc nhiên là hai siêu sao Thủy, là những hành tinh gần ngôi sao nhất".

Hai ngoại hành tinh bên trong (gần sao chủ nhất) chính siêu sao Thủy. Chúng đanglà mối quan tâm khoa học lớn nhất.

Đối với ba ngoại hành tinh còn lại, chúng là siêu Trái Đất. Phân tích các dữ liệu có sẵn cho thấy rằng một phần đáng kể khối lượng của chúng là do khí và / hoặc nước.

Tất cả 5 ngoại hành tinh này (hành tinh nằm ngoài Hệ Mặt Trời) đều quá gần với ngôi sao chủ của chúng để có thể có sự sống như chúng ta biết, nhưng khám phá này dẫn đường cho các nhà khoa học nghiên cứu sâu thêm về siêu sao Thủy - và bản thân sao Thủy ngay tại Hệ Mặt Trời.

SIÊU SAO THỦY LÀ GÌ?

Siêu sao Thủy là những hành tinh có cùng thành phần với sao Thủy của chúng ta, nhưng lớn hơn và đặc hơn. Để nắm bắt được những ngoại hành tinh siêu hiếm này, hãy nhìn vào sao Thủy của chính chúng ta.

- Sao Thủy quay quanh gần Mặt Trời nhất. Hai ngoại hành tinh này cũng vậy.

Sao Thủy trong Hệ Mặt Trời của chúng ta. Ảnh: NASA

- Về mặt cấu trúc, sao Thủy khá đặc. Những gì chúng ta không biết là cấu trúc bên trong của hai siêu sao Thủy. Nếu chúng giống như sao Thủy của chúng ta, thì chúng phải có một lõi bên trong nóng chảy như nó vốn có. Bên trong sao Thủy của chúng ta, lõi đó được bao quanh bởi một lớp lõi ngoài bằng sulfide sắt rắn. Một lớp vỏ tương đối mỏng làm bằng đá silicat nằm ở trên cùng.

- Sao Thủy cũng có từ trường. Nhiệt độ trên bề mặt của nó dao động lên tới 427 độ C, mặc dù các cực vẫn ở ngoài ánh sáng Mặt Trời và rất lạnh.

- Về cơ bản, sao Thủy là một hành tinh nhỏ quá nóng. Và, sao Thủy không có bầu khí quyển nhưng lại có "ngoại quyển". Đó là một lớp vỏ mỏng bao gồm các nguyên tử hydro, heli, oxy, canxi và những nguyên tử khác. Nó không tồn tại lâu và bị thổi bay bởi gió Mặt Trời.

- Sao Thủy rất hiếm ngay cả trong Hệ Mặt Trời của chúng ta. Và, các nhà khoa học không mong đợi có thể nhìn thấy nhiều hành tinh tương tự quay xung quanh các ngôi sao khác.

Tuy nhiên, chúng vẫn tồn tại ở ngoài đó. Chúng có đặc điểm bên trong tương tự như sao Thủy của chúng ta không? Và, lịch sử hình thành của chúng có thể giống nhau không? Những câu hỏi đó vẫn cần được trả lời.

BÍ ẨN LỚN CỦA HỆ SAO HD 23472

Các ngoại hành tinh trong hệ sao HD 23472 có khối lượng được đo bằng phương pháp vận tốc xuyên tâm. Phép đo đó chỉ có thể thực hiện được do thiết bị ESPRESSO có độ chính xác rất cao. ESPRESSO được lắp đặt trong Kính viễn vọng Rất lớn (VLT) của ESO, ở Chile. 

Sự hiện diện của không phải một mà là hai siêu sao Thủy trong hệ sao này khiến nhóm nghiên cứu muốn tiến xa hơn.

Tất nhiên, đối với các nhà khoa học, vẫn còn đó những câu hỏi lớn: Các siêu sao Thủy có hình thành giống như cách mà sao Thủy của chúng ta đã làm không? 

Mục tiêu lớn nhất bây giờ là xác định đặc điểm cấu tạo của các hành tinh nhỏ và hiểu cách nó thay đổi theo vị trí, nhiệt độ và tính chất của mình.

Nhóm nghiên cứu hy vọng cuối cùng sẽ sử dụng Kính viễn vọng Cực lớn (ELT) và máy quang phổ ANDES7 độ phân giải cao thế hệ đầu tiên của nó để thực hiện các quan sát tỉ mỉ hơn. Cả hai thiết bị sẽ có độ nhạy và độ chính xác để giúp mô tả đặc điểm thành phần của các hành tinh giống như những hành tinh quay quanh HD 23472.

AI ĐÃ TÌM THẤY HD 23472?

Tìm kiếm ngoại hành tinh đã khó, tìm kiếm những siêu sao Thủy còn khó hơn. Hiện nay, các nhà thiên văn học dựa vào hai phương pháp chính: Phương pháp chuyển tiếp và phương pháp vận tốc xuyên tâm để săn tìm ngoại hành tinh.

Đối với phương pháp chuyển tiếp, các nhà thiên văn học sẽ tìm kiếm những vết lõm đều đặn, rất mờ trong ánh sáng của một ngôi sao - dấu hiệu của một hành tinh quay quanh quỹ đạo một ngôi sao.

Ảnh minh họa.

Phương pháp vận tốc xuyên tâm tìm kiếm những thay đổi trong bước sóng ánh sáng đến với chúng ta từ ngôi sao khi nó "chao đảo" tại chỗ, bị kéo theo lực hấp dẫn của một hành tinh ngoài quỹ đạo.

Kính viễn vọng săn ngoại hành tinh TESS của NASA, sử dụng phương pháp chuyển tiếp, lần đầu tiên phát hiện hai ngoại hành tinh quay quanh ngôi sao HD 23472 cách đây vài năm và các quan sát tiếp theo đã xác nhận sự hiện diện của chúng. Các ứng cử viên ngoại hành tinh khác cũng được phát hiện về sau.

Sau khi phân tích dữ liệu, nhóm các nhà khoa học đưa ra kết luận chính thức về 5 hành tinh quay quanh HD 23472 và công bố phát hiện trên tạp chí Astronomy & Astrophysics.