Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Sử dụng sự kết hợp của các kính thiên văn, bao gồm cả Kính viễn vọng Rất lớn của Đài thiên văn Nam Châu Âu (ESO’s VLT), các nhà thiên văn đã phát hiện ra một hệ thống bao gồm sáu ngoại hành tinh, năm trong số đó bị khóa theo một nhịp điệu hiếm gặp xung quanh ngôi sao trung tâm của chúng. Các nhà nghiên cứu tin rằng hệ thống này có thể cung cấp những manh mối quan trọng về cách các hành tinh, bao gồm cả những hành tinh trong Hệ Mặt trời, hình thành và phát triển.
Sử dụng sự kết hợp của các kính thiên văn, bao gồm cả Kính viễn vọng Rất lớn của Đài thiên văn Nam Châu Âu (ESO’s VLT), các nhà thiên văn đã phát hiện ra một hệ thống bao gồm sáu ngoại hành tinh, năm trong số đó bị khóa theo một nhịp điệu hiếm gặp xung quanh ngôi sao trung tâm của chúng. Các nhà nghiên cứu tin rằng hệ thống này có thể cung cấp những manh mối quan trọng về cách các hành tinh, bao gồm cả những hành tinh trong Hệ Mặt trời, hình thành và phát triển.
Lần đầu tiên nhóm nghiên cứu quan sát TOI-178, một ngôi sao cách chúng ta 200 năm ánh sáng trong chòm sao Sculptor, họ nghĩ rằng họ đã phát hiện ra hai hành tinh quay quanh nó theo cùng một quỹ đạo. Tuy nhiên, một cái nhìn kỹ hơn cho thấy một điều hoàn toàn khác. Adrien Leleu, người đã dẫn đầu một nghiên cứu mới về hệ thống được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Astronomy & Astrophysics từ Đại học Genève và Đại học Bern, Thụy Sĩ cho biết: “Thông qua các quan sát sâu hơn, chúng tôi nhận ra rằng không có hai hành tinh quay quanh ngôi sao ở cùng một khoảng cách với nó.”
Nghiên cứu mới đã tiết lộ rằng hệ thống này tự hào có sáu hành tinh ngoài hành tinh và tất cả trừ hành tinh gần ngôi sao nhất đều bị khóa trong một vũ điệu nhịp nhàng khi chúng di chuyển trong quỹ đạo của chúng. Nói cách khác, chúng đang cộng hưởng. Điều này có nghĩa là có những mô hình tự lặp lại khi các hành tinh quay quanh ngôi sao, với một số hành tinh thẳng hàng sau mỗi vài quỹ đạo. Một sự cộng hưởng tương tự cũng được quan sát thấy trong quỹ đạo của ba trong số các mặt trăng của Sao Mộc: Io, Europa và Ganymede. Io, quỹ đạo gần nhất trong ba quỹ đạo với sao Mộc, hoàn thành bốn quỹ đạo hoàn chỉnh xung quanh sao Mộc cho mọi quỹ đạo mà Ganymede, quỹ đạo xa nhất, tạo ra và hai quỹ đạo đầy đủ cho mọi quỹ đạo mà Europa tạo ra.
Năm ngoại hành tinh bên ngoài của hệ thống TOI-178 tuân theo một chuỗi cộng hưởng phức tạp hơn nhiều, một trong những hành tinh dài nhất chưa được phát hiện trong hệ thống các hành tinh. Trong khi ba mặt trăng của Sao Mộc đang cộng hưởng 4: 2: 1, thì năm hành tinh bên ngoài trong hệ thống TOI-178 tuân theo chuỗi 18: 9: 6: 4: 3: trong khi hành tinh thứ hai tính từ ngôi sao (hành tinh đầu tiên trong chuỗi cộng hưởng) hoàn thành 18 quỹ đạo, hành tinh thứ ba từ ngôi sao (thứ hai trong chuỗi) hoàn thành 9 quỹ đạo, v.v. Trên thực tế, ban đầu các nhà khoa học chỉ tìm thấy năm hành tinh trong hệ thống, nhưng bằng cách theo nhịp cộng hưởng này, họ đã tính toán được vị trí trên quỹ đạo của nó, một hành tinh bổ sung sẽ ở đâu khi họ có cửa sổ để quan sát hệ thống.
Không chỉ là sự tò mò về quỹ đạo, vũ điệu của các hành tinh cộng hưởng này cung cấp manh mối về quá khứ của hệ thống. Đồng tác giả Yann Alibert từ Đại học Bern giải thích: “Các quỹ đạo trong hệ thống này được sắp xếp rất tốt, điều này cho chúng ta biết rằng hệ thống này đã phát triển khá nhẹ nhàng kể từ khi nó ra đời”. Nếu hệ thống đã bị xáo trộn đáng kể trước đó trong thời gian tồn tại của nó, ví dụ như bởi một tác động khổng lồ, cấu hình quỹ đạo mỏng manh này sẽ không tồn tại.
Rối loạn hệ thống nhịp điệu
Nhưng ngay cả khi sự sắp xếp của các quỹ đạo là gọn gàng và có trật tự, mật độ của các hành tinh “mất trật tự hơn nhiều”, Nathan Hara từ Đại học Genève, Thụy Sĩ, người cũng tham gia nghiên cứu, cho biết. “Có vẻ như có một hành tinh dày đặc như Trái đất ngay bên cạnh một hành tinh rất mịn với mật độ một nửa Sao Hải Vương, tiếp theo là một hành tinh có mật độ Sao Hải Vương. Đó không phải là những gì chúng ta quen thuộc.” Ví dụ, trong Hệ Mặt trời của chúng ta, các hành tinh được sắp xếp gọn gàng, với các hành tinh đá, dày đặc hơn gần ngôi sao trung tâm hơn và các hành tinh khí mềm, mật độ thấp ở xa hơn.
Sự tương phản giữa sự hài hòa nhịp nhàng của chuyển động quỹ đạo và mật độ mất trật tự chắc chắn thách thức sự hiểu biết của chúng ta về sự hình thành và tiến hóa của các hệ hành tinh.
Kết hợp các kỹ thuật
Để điều tra kiến trúc khác thường của hệ thống, nhóm đã sử dụng dữ liệu từ vệ tinh CHEOPS của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, cùng với thiết bị ESPRESSO trên mặt đất trên VLT của ESO và NGTS và SPECULOOS, cả hai đều được đặt tại Đài quan sát Paranal của ESO ở Chile. Vì các hành tinh ngoài hành tinh cực kỳ khó phát hiện trực tiếp bằng kính thiên văn, thay vào đó, các nhà thiên văn phải dựa vào các kỹ thuật khác để phát hiện chúng. Các phương pháp chính được sử dụng là chuyển đổi hình ảnh – quan sát ánh sáng do ngôi sao trung tâm phát ra, ánh sáng này mờ đi khi một hành tinh ngoài hành tinh đi qua trước mặt nó khi được quan sát từ Trái đất – và vận tốc hướng tâm – quan sát quang phổ ánh sáng của ngôi sao để biết các dấu hiệu nhỏ của sự dao động xảy ra khi các ngoại hành tinh di chuyển trong quỹ đạo của chúng. Nhóm đã sử dụng cả hai phương pháp để quan sát hệ thống: CHEOPS, NGTS và SPECULOOS cho quá trình chuyển đổi và ESPRESSO cho vận tốc xuyên tâm.
Bằng cách kết hợp hai kỹ thuật này, các nhà thiên văn học có thể thu thập thông tin chính về hệ thống và các hành tinh của nó, chúng quay quanh ngôi sao trung tâm của chúng gần hơn và nhanh hơn nhiều so với Trái đất quay quanh Mặt trời. Hành tinh nhanh nhất (hành tinh trong cùng) hoàn thành quỹ đạo chỉ trong vài ngày, trong khi hành tinh chậm nhất mất khoảng 10 lần. Sáu hành tinh này có kích thước khác nhau, từ khoảng một đến ba lần kích thước của Trái đất, trong khi khối lượng của chúng gấp 1,5 đến 30 lần khối lượng của Trái đất. Một số hành tinh là đá, nhưng lớn hơn Trái đất – những hành tinh này được gọi là Siêu Trái đất. Những hành tinh khác là hành tinh khí, giống như các hành tinh bên ngoài trong Hệ Mặt trời của chúng ta, nhưng chúng nhỏ hơn nhiều – chúng có biệt danh là Mini-Neptunes.
Mặc dù không có hành tinh nào trong số sáu hành tinh được tìm thấy nằm trong vùng sinh sống của ngôi sao, các nhà nghiên cứu cho rằng, bằng cách tiếp tục chuỗi cộng hưởng, họ có thể tìm thấy thêm các hành tinh khác có thể tồn tại trong hoặc rất gần vùng này. Kính viễn vọng cực lớn (ELT) của ESO, được thiết lập để bắt đầu hoạt động trong thập kỷ này, sẽ có thể hình ảnh trực tiếp các hành tinh ngoại đá trong vùng có thể ở của một ngôi sao và thậm chí mô tả đặc điểm khí quyển của chúng, mang đến cơ hội tìm hiểu các hệ thống như TOI-178. chi tiết hơn.
Nguồn truyện:
Tài liệu do ESO cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tham khảo Tạp chí :