TOI-1752 có hai hành tinh đã được xác nhận: một thế giới dung nham và một “tiểu Hải Vương tinh” trong vùng ở được

Một hệ hành tinh với hai thế giới trái ngược

Cách Trái Đất khoảng 337 năm ánh sáng, hệ TOI-1752 quay quanh một sao lùn đỏ loại M1V và hiện được xác nhận có hai hành tinh. Hành tinh bên trong, TOI-1752 b, là một siêu Trái Đất có quỹ đạo cực ngắn và có thể là một “thế giới dung nham”. Ở phía ngoài, TOI-1752 c lớn hơn, thuộc nhóm tiểu Hải Vương tinh, mất khoảng 32,7 ngày để hoàn thành một vòng quỹ đạo và nằm trong vùng được gọi là vùng ở được lạc quan. 9111213

Tuy nhiên, “vùng ở được” chỉ mô tả mức năng lượng mà hành tinh nhận từ ngôi sao dưới một số giả định nhất định về khí quyển. Cụm từ này không cho thấy hành tinh chắc chắn có nước lỏng, bề mặt thích hợp hay sự sống.

TESS và MuSCAT2 đã xác nhận các hành tinh ra sao?

Vệ tinh Khảo sát Ngoại hành tinh Chuyển tiếp (TESS) của NASA tìm kiếm những lần giảm độ sáng lặp lại của một ngôi sao khi hành tinh đi qua phía trước nó — hiện tượng gọi là quá cảnh. Tín hiệu như vậy có thể chỉ ra một ứng viên hành tinh, nhưng chưa đủ để loại trừ các khả năng khác, chẳng hạn một hệ sao đôi che khuất nhau. Quan sát quá cảnh ở nhiều màu khác nhau là một trong những cách kiểm tra xem tín hiệu có phù hợp với một hành tinh đi qua trước ngôi sao mục tiêu hay không. 1

Nhóm nghiên cứu do Viện Vật lý thiên văn Andalucía (IAA-CSIC) dẫn đầu đã kết hợp dữ liệu TESS với các quan sát từ mặt đất. Theo IAA-CSIC, nghiên cứu sử dụng số đo từ TESS cùng các quan sát đa màu trên Trái Đất; những thông tin từ quần đảo Canary cho biết thiết bị MuSCAT2, lắp trên kính thiên văn Carlos Sánchez tại Đài quan sát Teide, cũng tham gia chương trình theo dõi. 1112

Kết quả là cả hai vật thể đều được xác nhận là hành tinh. Công trình công bố các thông số bán kính và chu kỳ quỹ đạo của TOI-1752 b và TOI-1752 c, đồng thời mô tả chúng là hai hành tinh nhỏ quá cảnh trước một sao lùn đỏ tương đối gần. 13

TOI-1752 b: siêu Trái Đất quay quanh sao trong chưa đầy một ngày

TOI-1752 b có bán kính khoảng 1,69 lần Trái Đất và hoàn thành một vòng quỹ đạo trong khoảng 0,94 ngày. Cơ sở dữ liệu Ngoại hành tinh của NASA liệt kê đây là một hành tinh quá cảnh đã được xác nhận. 5

Khoảng cách cực gần với sao lùn đỏ khiến hành tinh hứng chịu bức xạ rất mạnh. Vì vậy, nghiên cứu và các bài đưa tin gọi nó là một ứng viên “thế giới dung nham”. Cách gọi này nên được hiểu là mô tả dựa trên mô hình về một môi trường cực kỳ nóng, chứ không phải bằng chứng trực tiếp cho thấy các nhà khoa học đã quan sát thấy đá nóng chảy trên bề mặt. 513

Với kích thước nhỏ, TOI-1752 b được xếp vào nhóm siêu Trái Đất theo bán kính. Dù vậy, nhãn “siêu Trái Đất” không có nghĩa hành tinh này giống Trái Đất về điều kiện bề mặt; trong trường hợp này, nó chủ yếu phân biệt hành tinh với những thế giới lớn hơn kiểu Hải Vương tinh.

TOI-1752 c: tiểu Hải Vương tinh lớn hơn Trái Đất khoảng 2,29 lần

TOI-1752 c là hành tinh nằm ngoài cùng trong hệ. NASA xếp nó vào nhóm ngoại hành tinh giống Hải Vương tinh, có khối lượng 5,86 lần Trái Đất, bán kính khoảng 0,204 lần bán kính Sao Mộc — tương đương khoảng 2,29 lần bán kính Trái Đất — và chu kỳ quỹ đạo 32,7 ngày. Nó cách sao chủ 0,1614 đơn vị thiên văn, trong đó một đơn vị thiên văn là khoảng cách trung bình giữa Trái Đất và Mặt Trời. 2

Nghiên cứu đưa ra chu kỳ chính xác hơn là 32,7144 ngày và bán kính 2,29 lần Trái Đất, phù hợp với các giá trị trong danh mục của NASA. 213 Kích thước này đặt TOI-1752 c vào khoảng trung gian giữa Trái Đất và Hải Vương tinh. Tuy nhiên, chỉ từ bán kính đo được, các nhà khoa học chưa thể biết hành tinh có bề mặt đá, lớp vỏ khí giàu hydro dày, các tầng nước chịu áp suất cao hay một cấu trúc bên trong khác.

Một số bài viết cho biết TOI-1752 c nhận lượng bức xạ xấp xỉ Trái Đất và có nhiệt độ cân bằng ước tính khoảng 18–20°C. Đây là những con số được đưa tin dưới dạng ước tính, không phải bằng chứng cho một bề mặt ôn hòa giống Trái Đất. 10

Vì sao “vùng ở được” không đồng nghĩa với “có thể sống được”?

Một hành tinh được xếp vào vùng ở được khi khoảng cách của nó với sao chủ có thể — trong những điều kiện khí quyển phù hợp — cho phép nước tồn tại ở dạng lỏng trên bề mặt. Phân loại này không xác nhận rằng các điều kiện cần thiết thực sự tồn tại.

Với một tiểu Hải Vương tinh như TOI-1752 c, khí quyển và cấu trúc bên trong có vai trò đặc biệt quan trọng. Một lớp khí giàu chất dễ bay hơi dày có thể tạo ra áp suất và nhiệt độ rất khác Trái Đất, ngay cả khi hành tinh nhận lượng năng lượng tương tự. Thành phần khí quyển, mây, sự lưu thông khí quyển và việc hành tinh có bề mặt rắn hay không đều có thể thay đổi hoàn toàn ý nghĩa thực tế của từ “ở được”.

Trong các dữ liệu được cung cấp, chưa có dấu hiệu sinh học hay bằng chứng về sự sống trên TOI-1752 c. Để biết hành tinh có khí quyển hay không và khí quyển chứa những gì, cần thêm quan sát — trong đó có quang phổ quá cảnh, phương pháp tách tín hiệu khí quyển mờ nhạt của hành tinh khỏi ánh sáng mạnh hơn nhiều của sao chủ.

Điểm tương đồng với K2-18 b

TOI-1752 c dễ gợi liên tưởng đến K2-18 b vì cả hai đều là các tiểu Hải Vương tinh quá cảnh, quay quanh sao lùn đỏ với chu kỳ gần 33 ngày. Cơ sở dữ liệu Ngoại hành tinh của NASA ghi nhận K2-18 b có chu kỳ 32,94 ngày và bán kính khoảng 2,37 lần Trái Đất. 3

So sánh này hữu ích, nhưng không nên xem hai hành tinh là giống hệt nhau. Chu kỳ quỹ đạo và kích thước tương tự không bảo đảm chúng có cùng khối lượng, khí quyển, đặc tính mây hay thành phần bên trong. Giá trị đặc biệt của TOI-1752 nằm ở chỗ hai hành tinh trong cùng hệ tạo thành một cặp đối lập rõ rệt để nghiên cứu.

Hệ TOI-1752 có thể giúp giải đáp điều gì?

TOI-1752 b quay quanh sao trong chưa đầy một ngày, còn TOI-1752 c cần gần 33 ngày. Việc nghiên cứu hai hành tinh cùng lúc có thể giúp các nhà khoa học tìm hiểu cách hành tinh hình thành và di chuyển trong hệ, cách bức xạ mạnh của sao làm mất hoặc biến đổi khí quyển, cũng như mối liên hệ giữa bán kính và cấu trúc bên trong hành tinh.

Công trình được xác định là đã xuất hiện trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). 1213 Các phép đo tiếp theo về khối lượng và khí quyển của TOI-1752 c sẽ đặc biệt quan trọng. Chúng có thể cho biết đây là một tiểu Hải Vương tinh giàu khí, một thế giới giàu nước hay một dạng hành tinh trung gian khác — đồng thời cho thấy chúng ta thực sự có thể suy luận được bao nhiêu chỉ từ việc một hành tinh nằm trong vùng ở được.