Một ngoại hành tinh khổng lồ có kích thước lớn gấp 10 lần Sao Mộc đã xuất hiện từ khí và bụi sao bao quanh một ngôi sao trẻ, nhờ vào sự hợp tác của kính thiên văn Gaia và ALMA.
Một hành tinh màu cam lớn được chèn bên cạnh một đĩa màu cam mờ xung quanh một chấm màu vàng sáng (Nguồn ảnh: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/A. Ribas et al/Robert Lea (tạo bằng Canva)).
Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một hành tinh khổng lồ có kích thước lớn gấp mười lần Sao Mộc đang xuất hiện từ lớp sương mù bao quanh một ngôi sao trẻ.
Các quan sát trước đây về ngôi sao MP Mus (còn được gọi là PDS 66) có tuổi đời khoảng 13 triệu năm nằm cách xa khoảng 280 năm ánh sáng đã không phân biệt được các đặc điểm trong đám mây khí và bụi xoáy, hay đĩa tiền hành tinh, bao quanh nó.
Tuy nhiên, khi các nhà thiên văn học kiểm tra lại đĩa tiền hành tinh dường như không có đặc điểm gì của ngôi sao này bằng cách sử dụng dữ liệu kết hợp từ Mảng Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA) và sứ mệnh Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA), họ phát hiện ra rằng nó có thể không hề cô đơn.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện một hành tinh khí khổng lồ nằm trong đĩa tiền hành tinh của MP Mus, vốn trước đây bị che khuất. Đây là lần đầu tiên Gaia phát hiện một hành tinh ngoài hệ mặt trời hay "ngoại hành tinh" nằm trong đĩa tiền hành tinh, những đĩa vật chất xung quanh các ngôi sao trẻ sản sinh ra các hành tinh.
Những phát hiện như vậy thường rất khó khăn do bị nhiễu bởi khí và bụi của đĩa tiền hành tinh. Cho đến nay, các nhà thiên văn học chỉ mới phát hiện được ba hành tinh bên trong đĩa tiền hành tinh.
Phát hiện mới này có thể giúp các nhà thiên văn học săn tìm các hành tinh mới hình thành xung quanh các ngôi sao mới sinh.
Các ngoại hành tinh trẻ bắt đầu vào guồng
Các hành tinh hình thành bên trong đĩa tiền hành tinh thông qua một quá trình gọi là bồi tụ lõi, khi các hạt lớn hơn và lớn hơn dính vào nhau thông qua lực hấp dẫn, tạo thành các hành tinh nhỏ, tiểu hành tinh và cuối cùng là các hành tinh.
Khi vật chất từ đĩa tiền hành tinh bị quá trình này nuốt chửng, các hành tinh được tạo ra bắt đầu tạo ra các kênh trên đĩa, tương tự như các rãnh trên đĩa than.
Khi nhóm nghiên cứu này lần đầu quan sát đĩa tiền hành tinh xung quanh MP Mus vào năm 2023 bằng ALMA, đây chính là loại cấu trúc mà họ mong đợi được thấy. Những cấu trúc còn thiếu.
"Chúng tôi lần đầu quan sát ngôi sao này vào thời điểm chúng tôi biết rằng hầu hết các đĩa đều có vành đai và khoảng trống, và tôi hy vọng tìm thấy các đặc điểm xung quanh MP Mus có thể gợi ý về sự hiện diện của một hoặc nhiều hành tinh", trưởng nhóm nghiên cứu Álvaro Ribas từ Viện Thiên văn học Cambridge cho biết trong một tuyên bố.
Đĩa tiền hành tinh của ngôi sao trẻ MP Mus được ALMA nhìn thấy với cấu trúc vành đai cho thấy một ngoại hành tinh khổng lồ ẩn núp.(Tín dụng hình ảnh: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/A. Ribas và cộng sự.)
Thay vào đó, nhóm nghiên cứu phát hiện ra một ngôi sao có vẻ cô đơn được bao quanh bởi một đĩa khí và bụi không có đặc điểm gì nổi bật của một hành tinh đang hình thành .
"Những quan sát trước đây của chúng tôi cho thấy một đĩa phẳng, nhàm chán", Ribas nói. "Nhưng điều này có vẻ kỳ lạ với chúng tôi, vì đĩa này có tuổi đời từ bảy đến mười triệu năm.
"Trong một đĩa thiên thạch có độ tuổi như vậy, chúng ta có thể mong đợi thấy một số bằng chứng về sự hình thành hành tinh."
Với sự tò mò được khơi dậy, nhóm nghiên cứu bắt đầu quan sát lại MP Mus bằng ALMA, nhưng ở bước sóng ánh sáng dài hơn. Điều này cho phép họ thăm dò sâu hơn vào đĩa, phát hiện ra một khoang rỗng trong đĩa gần ngôi sao trẻ và hai "lỗ rỗng" xa hơn, tất cả đều không có trong các quan sát trước đó.
Bằng chứng tiếp theo về người bạn đồng hành của MP Mus sắp được đưa ra.
Không chỉ là lần đầu tiên đối với Gaia
Trong khi Ribas và các đồng nghiệp đang kiểm tra MP Mus bằng ALMA, nhà nghiên cứu Miguel Vioque của Đài quan sát Nam Âu (ESO) đang quan sát ngôi sao trẻ này bằng tàu vũ trụ theo dõi sao Gaia hiện đã ngừng hoạt động.
Điều mà Vioque phát hiện ra là ngôi sao trẻ này đang " lắc lư ". Đây thường là hiện tượng do lực hấp dẫn của một hành tinh trên quỹ đạo kéo ngôi sao, nhưng Vioque nhận thấy rằng cho đến thời điểm đó, đĩa tiền hành tinh của MP Mus vẫn chưa có hành tinh nào.
"Phản ứng đầu tiên của tôi là tôi chắc hẳn đã tính toán sai, vì MP Mus được biết là có một đĩa không có đặc điểm gì đặc biệt," Vioque giải thích. "Tôi đang xem lại các tính toán của mình thì thấy Álvaro trình bày kết quả sơ bộ về một khoang bên trong mới được phát hiện của đĩa, điều đó có nghĩa là sự dao động mà tôi phát hiện là có thật và rất có thể là do một hành tinh đang hình thành gây ra."
Hình ảnh minh họa vệ tinh Gaia của ESA đang quan sát Dải Ngân hà.(Tín dụng hình ảnh: Tàu vũ trụ: ESA/ATG medialab; Dải Ngân hà: ESA/Gaia/DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO. Lời cảm ơn: A. Moitinho.)
Các nhà nghiên cứu đã cùng nhau kết hợp dữ liệu Gaia và ALMA với một số hỗ trợ mô hình máy tính để xác định rằng sự rung lắc này có thể là do một hành tinh khí khổng lồ có khối lượng gấp từ ba đến mười lần Sao Mộc gây ra .
Hành tinh khổng lồ này dường như quay quanh MP Mus ở khoảng cách gấp từ một đến ba lần khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời .
"Công trình mô hình hóa của chúng tôi cho thấy nếu đặt một hành tinh khổng lồ vào khoang mới phát hiện, chúng ta cũng có thể giải thích tín hiệu Gaia", Ribas nói. "Và việc sử dụng bước sóng ALMA dài hơn cho phép chúng tôi nhìn thấy những cấu trúc mà trước đây chúng tôi không thể thấy."
Ngoài việc là lần đầu tiên Gaia phát hiện ra một hành tinh bên trong đĩa tiền hành tinh, đây là lần đầu tiên một ngoại hành tinh được phát hiện gián tiếp bằng cách kết hợp dữ liệu chuyển động chính xác của các ngôi sao từ Gaia với các quan sát sâu về đĩa này nhờ ALMA.
"Chúng tôi nghĩ đây có thể là một trong những lý do khiến việc phát hiện các hành tinh trẻ trong các đĩa tiền hành tinh trở nên khó khăn, bởi vì trong trường hợp này, chúng tôi cần dữ liệu từ ALMA và Gaia cùng lúc", Ribas nói. "Bước sóng ALMA dài hơn vô cùng hữu ích, nhưng để quan sát ở bước sóng này đòi hỏi nhiều thời gian hơn trên kính thiên văn."
Ribas hy vọng rằng các nâng cấp ALMA trong tương lai, cùng với các kính viễn vọng sắp ra mắt, có thể được sử dụng để thăm dò sâu hơn vào các đĩa tiền hành tinh.
Điều này không chỉ tiết lộ quần thể các ngoại hành tinh trẻ chưa từng được phát hiện trước đây mà còn có thể giúp chúng ta hiểu được hệ mặt trời hình thành như thế nào vào khoảng 4,5 tỷ năm trước.
Nghiên cứu của nhóm được công bố vào ngày 14 tháng 7 trên tạp chí Nature Astronomy.
Nguồn: Space.com
