Các nhà thiên văn học lần đầu tiên xác định được một hành tinh “lang thang” (rogue planet) trong dải Ngân Hà có khối lượng tương đương Sao Thổ, qua đó hé lộ một thế giới đã bị hất văng khỏi hệ hành tinh ban đầu sau một biến cố dữ dội.
Nghiên cứu mới cho biết các nhà khoa học đã trực tiếp đo được cả khối lượng lẫn khoảng cách của hành tinh tự do này, nhờ quan sát đồng thời từ Trái Đất và từ không gian. Sự kết hợp hiếm hoi giữa hai góc nhìn này cho phép họ xác định những thông số vốn thường rất khó nắm bắt.
Kết quả nghiên cứu giúp làm rõ nhiều kịch bản khác nhau khiến các hành tinh bị đẩy ra khỏi hệ sao mẹ và trôi dạt trong không gian liên sao. Dù đến nay mới chỉ phát hiện được một số lượng hạn chế các hành tinh tự do, giới nghiên cứu kỳ vọng tốc độ phát hiện sẽ tăng nhanh trong thời gian tới, đặc biệt khi chiến dịch quan sát của Kính viễn vọng Không gian Nancy Grace Roman của NASA dự kiến bắt đầu vào năm 2027.
Trong một bài bình luận, nhà khoa học Gavin Coleman nhận định rằng việc quan sát đồng thời các sự kiện vi thấu kính từ mặt đất và từ không gian có thể được áp dụng trong việc lập kế hoạch cho các sứ mệnh thăm dò tương lai, đồng thời giúp hiểu rõ hơn quá trình hình thành hành tinh trên khắp dải Ngân Hà.
Hành tinh lang thang và tín hiệu rất yếu
Phần lớn các hành tinh quay quanh một hoặc nhiều ngôi sao, nhưng ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy một số hành tinh di chuyển đơn độc trong thiên hà. Những thiên thể này, được gọi là hành tinh tự do hoặc hành tinh lang thang, không gắn với bất kỳ ngôi sao nào. Do phát ra rất ít ánh sáng, các nhà thiên văn thường chỉ có thể phát hiện chúng khi lực hấp dẫn của chúng làm bẻ cong và khuếch đại ánh sáng từ một ngôi sao nền ở xa. Hiện tượng này được gọi là vi thấu kính hấp dẫn.
Một hạn chế lớn của phương pháp vi thấu kính là nó thường không cho biết hành tinh ở cách xa bao nhiêu, khiến việc xác định khối lượng trở nên khó khăn. Vì vậy, nhiều đặc tính cơ bản của các hành tinh lang thang lâu nay vẫn còn mơ hồ.
Sự phối hợp hiếm hoi giữa Trái Đất và không gian
Trong nghiên cứu mới, Subo Dong và các cộng sự mô tả việc phát hiện một hành tinh tự do thông qua một sự kiện vi thấu kính diễn ra trong thời gian rất ngắn. Điểm đặc biệt là sự kiện này được quan sát đồng thời từ Trái Đất và từ không gian.
Nhóm nghiên cứu đã kết hợp dữ liệu từ nhiều khảo sát mặt đất với quan sát của kính viễn vọng không gian Gaia. Những khác biệt rất nhỏ về thời điểm tín hiệu ánh sáng đến các vị trí quan sát cách xa nhau cho phép họ tính được thị sai vi thấu kính (microlensing parallax). Khi kết hợp phép đo này với mô hình hóa nguồn hữu hạn – thấu kính điểm, các nhà khoa học đã xác định được cả khối lượng lẫn vị trí của hành tinh trong Ngân Hà.
Hành tinh này có khối lượng khoảng 22% khối lượng Sao Mộc và nằm cách tâm Ngân Hà khoảng 3.000 parsec (9.780 năm ánh sáng). Với khối lượng tương đương Sao Thổ, nhóm nghiên cứu cho rằng nhiều khả năng nó từng hình thành trong một hệ hành tinh, thay vì tự hình thành như một ngôi sao nhỏ hay sao lùn nâu. Các nhà khoa học tin rằng những hành tinh lang thang có khối lượng thấp như vậy ban đầu sinh ra quanh các ngôi sao, rồi sau đó bị tống khỏi quỹ đạo do những nhiễu loạn hấp dẫn, chẳng hạn như các lần tiếp cận gần với hành tinh khác hoặc do hệ sao không ổn định.
Sự kết hợp hiếm hoi giữa quan sát từ Trái Đất và từ không gian đã hé lộ khối lượng và vị trí thực sự của một hành tinh lang thang đang trôi dạt trong thiên hà. Hành tinh cỡ Sao Thổ này nhiều khả năng từng hình thành quanh một ngôi sao trước khi bị hất văng dữ dội vào không gian liên sao. Ảnh minh họa: SciTechDaily.com
