Elias 2-24 b: Ngoại hành tinh trẻ nhất từng được xác nhận

Elias 2-24 b là ngoại hành tinh trẻ nhất từng được xác nhận: một hành tinh khổng lồ có kích thước hoặc khối lượng xấp xỉ Sao Mộc, tuổi dưới 1 triệu năm. Nó nằm cách Trái Đất khoảng 450 năm ánh sáng và vẫn bị bao quanh bởi đĩa khí bụi nơi nó hình thành — tức các nhà thiên văn đang quan sát một hành tinh còn trong giai đoạn lớn lên. 1713

Một “Sao Mộc sơ sinh” nằm trong khe hở của đĩa bụi

Elias 2-24 b đang tiếp tục tích tụ vật chất từ đĩa tiền hành tinh quanh ngôi sao trẻ Elias 2-24. Hành tinh này nằm cách sao mẹ khoảng 55 đơn vị thiên văn (AU); 1 AU là khoảng cách trung bình từ Trái Đất đến Mặt Trời. Nói cách khác, vị trí của nó xa sao mẹ gấp khoảng 55 lần quỹ đạo Trái Đất. 132

Điểm đặc biệt là Elias 2-24 b nằm đúng trong một khe hở dễ thấy của đĩa. Các khe hở trong đĩa khí bụi có thể do nhiều quá trình tạo nên, nhưng một hành tinh đang hình thành tại đó là lời giải thích trực tiếp cho cấu trúc này. Nghiên cứu công bố kết hợp dữ liệu từ Đài thiên văn W. M. Keck, mạng kính thiên văn vô tuyến ALMA và Kính thiên văn Rất Lớn (VLT) của Đài thiên văn Nam Âu. 13

Phân tích trước đây đối với nguồn sáng dạng điểm này từng cho khoảng ước lượng khối lượng rộng, từ 0,5 đến 5 lần khối lượng Sao Mộc. Khoảng ước lượng phụ thuộc một phần vào khả năng tồn tại của đĩa vật chất quay quanh chính hành tinh và mức đóng góp ánh sáng của đĩa đó. 2

Dữ liệu Keck lưu trữ đã xác nhận hành tinh như thế nào?

Xác nhận quan trọng đến từ việc phân tích lại dữ liệu lưu trữ do NASA tài trợ: quan sát bảy sao trẻ bằng coronagraph tại Đài thiên văn W. M. Keck ở Hawaiʻi. Coronagraph là thiết bị che bớt ánh sáng chói của sao chủ, nhờ đó giúp lộ ra những vật thể mờ ở rất gần ngôi sao. 17

Với Elias 2-24, các quan sát liên quan được thực hiện vào năm 2018 và 2020. Có dữ liệu ở nhiều thời điểm cho phép nhóm nghiên cứu kiểm tra chuyển động của nguồn sáng: liệu đó có phù hợp với một vật thể đồng hành trong hệ hay chỉ là nhiễu ảnh, hiện tượng thoáng qua hoặc một nguồn nền không liên quan. Kết quả cho thấy dữ liệu đã xác lập chuyển động của vật thể và xác nhận nó là hành tinh. 417

Phát hiện này cũng cho thấy giá trị lâu dài của kho dữ liệu thiên văn: những ảnh chụp từ nhiều năm trước vẫn có thể trở nên quyết định khi được xử lý bằng kỹ thuật tốt hơn và đối chiếu với các quan sát bổ sung.

Vì sao tuổi đời dưới 1 triệu năm lại quan trọng?

Đa số ngoại hành tinh được xác nhận khi đĩa vật chất khai sinh của chúng đã tan đi từ lâu. Elias 2-24 b thì khác: đây là một hành tinh khổng lồ vẫn nằm trong đĩa khí bụi, nên các nhà khoa học có cơ hội hiếm hoi liên hệ trực tiếp đặc tính của hành tinh với cấu trúc của môi trường đã sinh ra nó. 1317

Theo NASA, Elias 2-24 b có tuổi dưới 1 triệu năm; các kỷ lục trước đó thuộc về những hành tinh được ước tính vào khoảng 5 triệu năm tuổi. 1710 Một hành tinh cỡ Sao Mộc đã hiện diện ở giai đoạn sớm như vậy tạo ra một phép thử rất khắt khe về tốc độ hình thành hành tinh khổng lồ.

Riêng quan sát này chưa đủ để kết luận cơ chế nào đã tạo ra Elias 2-24 b. Tuy vậy, nó đặt ra một mốc thực nghiệm quan trọng: mọi mô hình khả dĩ đều phải giải thích được sự xuất hiện của một hành tinh khổng lồ khi hệ sao vẫn còn non trẻ đến thế.

Kính Roman của NASA có thể đóng góp gì?

Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman của NASA có nghiên cứu ngoại hành tinh là một trong các chủ đề khoa học chính. Chương trình của Roman gồm các khảo sát diện rộng với Thiết bị Trường nhìn Rộng (Wide Field Instrument) và các quan sát trình diễn công nghệ bằng Thiết bị Coronagraph. 2324

Roman không khiến Elias 2-24 b bớt đặc biệt, nhưng các khảo sát ngoại hành tinh trên quy mô lớn cùng năng lực chụp ảnh tương phản cao có thể giúp đặt hệ này vào bối cảnh rộng hơn. Nếu tìm và mô tả được thêm nhiều hành tinh trẻ bên cạnh các đĩa đang tạo hành tinh, giới thiên văn có thể so sánh vị trí hành tinh, khe hở đĩa, khối lượng và các giai đoạn tiến hóa giữa nhiều hệ khác nhau.

Hiện tại, Elias 2-24 b vẫn là một lát cắt đặc biệt rõ nét về buổi đầu của một hệ hành tinh: một thế giới khổng lồ được nhận diện ngay trong đĩa vật chất vẫn đang nuôi nó, với bằng chứng xác nhận một phần đến từ dữ liệu đã nằm chờ trong kho lưu trữ. 1317