Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Nhờ hàng loạt kính thiên văn trong không gian và trên Trái đất – và thậm chí một cặp nhà thiên văn nghiệp dư ở Arizona – các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một hành tinh có kích thước bằng sao Mộc quay xung quanh với tốc độ chóng mặt xung quanh một ngôi sao lùn trắng ở xa.
Nhờ hàng loạt kính viễn vọng trong không gian và trên Trái đất – và thậm chí là một cặp nhà thiên văn nghiệp dư ở Arizona – một nhà thiên văn học Đại học Wisconsin-Madison và các đồng nghiệp của ông đã phát hiện ra một hành tinh có kích thước bằng sao Mộc quay xung quanh với tốc độ chóng mặt xung quanh một ngôi sao lùn trắng xa xôi. ngôi sao.
Hệ thống, cách chúng ta khoảng 80 năm ánh sáng, vi phạm tất cả các quy ước chung về các ngôi sao và hành tinh. Sao lùn trắng là tàn tích của một ngôi sao giống như mặt trời, bị thu nhỏ lại xuống gần bằng kích thước của Trái đất, nhưng nó vẫn giữ được một nửa khối lượng của mặt trời. Hành tinh khổng lồ lấp ló trên ngôi sao nhỏ bé của nó, nó quay quanh mỗi 34 giờ nhờ một quỹ đạo cực kỳ gần. Ngược lại, sao Thủy mất 90 ngày tương đối lờ đờ để quay quanh mặt trời. Mặc dù đã có những gợi ý về các hành tinh lớn quay quanh sao lùn trắng trong quá khứ, nhưng những phát hiện mới là bằng chứng rõ ràng nhất cho thấy những cặp đôi kỳ lạ này tồn tại. Sự xác nhận đó làm nổi bật những cách khác nhau mà các hệ sao có thể phát triển và có thể cho ta cái nhìn sơ lược về số phận của hệ mặt trời của chúng ta. Một hệ thống sao lùn trắng như vậy thậm chí có thể cung cấp một sự sắp xếp sinh sống hiếm có để sự sống nảy sinh dưới ánh sáng của một ngôi sao sắp chết.
Trưởng nhóm nghiên cứu Andrew Vanderburg, người vừa gia nhập khoa thiên văn học UW-Madison với tư cách là trợ lý giáo sư cho biết: “Chúng tôi chưa bao giờ thấy bằng chứng trước đây về việc một hành tinh đến gần sao lùn trắng và sống sót đến vậy. Đó là một bất ngờ thú vị”. Vanderburg đã hoàn thành công việc trong khi một thành viên độc lập của NASA Sagan tại Đại học Texas ở Austin.
Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ vào ngày 17 tháng 9 trên tạp chí Nature . Vanderburg đã dẫn đầu một sự hợp tác quốc tế lớn của các nhà thiên văn học đã phân tích dữ liệu. Các kính thiên văn đóng góp bao gồm kính viễn vọng săn tìm ngoại hành tinh TESS của NASA và hai kính thiên văn lớn trên mặt đất ở Quần đảo Canary.
Vanderburg ban đầu được thu hút để nghiên cứu sao lùn trắng – phần còn lại của các ngôi sao cỡ mặt trời sau khi chúng cạn kiệt nhiên liệu hạt nhân – và các hành tinh của chúng một cách tình cờ. Khi còn học cao học, anh ấy đang xem xét dữ liệu từ kính viễn vọng không gian Kepler tiền nhiệm của TESS và nhận thấy một ngôi sao lùn trắng với một đám mây mảnh vụn xung quanh nó.
Vanderburg nói: “Những gì chúng tôi phát hiện ra là đây là một hành tinh nhỏ hoặc một tiểu hành tinh đang bị xé toạc khi chúng tôi quan sát, điều đó thực sự tuyệt vời. Hành tinh này đã bị phá hủy bởi lực hấp dẫn của ngôi sao sau khi nó chuyển đổi thành sao lùn trắng khiến quỹ đạo của hành tinh này rơi vào phía trước của ngôi sao.”
Kể từ đó, Vanderburg đã tự hỏi liệu các hành tinh, đặc biệt là những hành tinh lớn, có thể tồn tại trong hành trình tiến tới một ngôi sao già cỗi hay không.
Bằng cách quét dữ liệu của hàng nghìn hệ thống sao lùn trắng do TESS thu thập, các nhà nghiên cứu phát hiện ra một ngôi sao có độ sáng mờ đi một nửa trong khoảng một ngày rưỡi, một dấu hiệu cho thấy một cái gì đó to lớn đang đi qua phía trước ngôi sao. quỹ đạo nhanh như chớp. Nhưng thật khó để giải thích dữ liệu vì ánh sáng chói từ một ngôi sao gần đó đang can thiệp vào các phép đo của TESS. Để vượt qua trở ngại này, các nhà thiên văn đã bổ sung dữ liệu TESS từ các kính thiên văn trên mặt đất có độ phân giải cao hơn, trong đó có ba kính do các nhà thiên văn nghiệp dư điều hành.
Vanderburg nói: “Một khi ánh sáng chói được kiểm soát, trong một đêm, chúng có được dữ liệu đẹp hơn và rõ ràng hơn nhiều so với những gì chúng tôi nhận được trong một tháng quan sát từ không gian. Vì sao lùn trắng nhỏ hơn rất nhiều so với các ngôi sao bình thường, các hành tinh lớn đi qua phía trước chúng sẽ chặn rất nhiều ánh sáng của ngôi sao, khiến việc phát hiện bằng kính thiên văn trên mặt đất trở nên đơn giản hơn nhiều.
Dữ liệu tiết lộ rằng một hành tinh có kích thước gần bằng Sao Mộc, có lẽ lớn hơn một chút, đang quay quanh rất gần ngôi sao của nó. Nhóm của Vanderburg tin rằng người khổng lồ khí bắt đầu xa ngôi sao hơn nhiều và di chuyển vào quỹ đạo hiện tại của nó sau khi ngôi sao này tiến hóa thành sao lùn trắng.
Câu hỏi trở thành: làm thế nào để hành tinh này tránh bị xé nát trong biến động? Các mô hình tương tác hành tinh lùn trắng trước đây dường như không phù hợp với hệ sao cụ thể này.
Các nhà nghiên cứu đã chạy các mô phỏng mới để cung cấp câu trả lời tiềm năng cho bí ẩn. Khi ngôi sao hết nhiên liệu, nó nở ra thành một ngôi sao khổng lồ đỏ, nhấn chìm bất kỳ hành tinh nào gần đó và gây mất ổn định cho hành tinh có kích thước bằng Sao Mộc quay quanh quỹ đạo xa hơn. Điều đó khiến hành tinh này có một quỹ đạo phóng đại, hình bầu dục, bay qua rất gần với sao lùn trắng hiện đang bị thu hẹp nhưng cũng văng hành tinh này đi rất xa ở đỉnh của quỹ đạo.
Qua eons, tương tác hấp dẫn giữa sao lùn trắng và hành tinh của nó từ từ phân tán năng lượng, cuối cùng hướng hành tinh vào một quỹ đạo tròn, chặt chẽ và chỉ mất một ngày rưỡi để hoàn thành. Quá trình đó cần thời gian – hàng tỷ năm. Ngôi sao lùn trắng đặc biệt này là một trong những ngôi sao lâu đời nhất được kính thiên văn TESS quan sát được với gần 6 tỷ năm tuổi, còn rất nhiều thời gian để làm chậm đối tác hành tinh khổng lồ của nó.
Trong khi sao lùn trắng không còn tiến hành phản ứng tổng hợp hạt nhân, chúng vẫn giải phóng ánh sáng và nhiệt khi nguội đi. Có thể một hành tinh đủ gần với một ngôi sao sắp chết như vậy sẽ tìm thấy chính nó trong khu vực có thể sinh sống được, khu vực gần một ngôi sao nơi nước lỏng có thể tồn tại, được cho là cần thiết để sự sống phát sinh và tồn tại.
Bây giờ nghiên cứu đã xác nhận những hệ thống này tồn tại, chúng mang lại một cơ hội khác để tìm kiếm các dạng sống khác. Cấu trúc độc đáo của các hệ hành tinh sao lùn trắng tạo cơ hội lý tưởng để nghiên cứu các dấu hiệu hóa học của khí quyển các hành tinh quay quanh quỹ đạo, một cách tiềm năng để tìm kiếm dấu hiệu của sự sống từ xa.
“Tôi nghĩ phần thú vị nhất của công việc này là ý nghĩa của nó đối với cả khả năng sinh sống nói chung – liệu có những vùng hiếu khách trong những hệ mặt trời đã chết này không – và cả khả năng của chúng tôi để tìm ra bằng chứng về khả năng sinh sống đó,” Vanderburg nói.
Công trình này được hỗ trợ một phần bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (bao gồm cả tài trợ AST-1824644) và NASA (bao gồm các khoản tài trợ RSA-1610091, RSA-1006130, 80NSSC19K1727 và 80NSSC19K0388). Công việc này được thực hiện một phần theo hợp đồng với Viện Công nghệ California / Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực do NASA tài trợ thông qua Chương trình Học bổng Sagan do Viện Khoa học Hành tinh NASA thực hiện.
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học Wisconsin-Madison cung cấp . Bản gốc do Eric Hamilton viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Đa phương tiện liên quan :
Tham khảo Tạp chí :