Ngôi sao này là một sao lùn đỏ xa xôi có tên TOI-6894, chỉ bằng 1/5 khối lượng Mặt Trời và phát sáng yếu hơn tới 250 lần.
Các nhà khoa học đã phát hiện một hành tinh khí khổng lồ quay quanh một ngôi sao lùn đỏ bé nhỏ, và hiện tại không ai biết hành tinh đó đã hình thành bằng cách nào. Ảnh minh hoạ: University of Warwick Theo mọi lý thuyết hình thành hành tinh cho đến hiện nay, một ngôi sao nhỏ như vậy chỉ có thể có các hành tinh nhỏ cỡ Trái Đất hoặc sao Hỏa quay quanh.
Tuy nhiên, các nhà khoa học đã vô cùng bất ngờ khi phát hiện một hành tinh khí khổng lồ, lớn hơn sao Thổ, đang quay quanh ngôi sao tí hon này.
TOI-6894 nằm cách Trái Đất khoảng 240 năm ánh sáng, thuộc chòm sao Sư Tử (Leo), và hiện là ngôi sao nhỏ nhất từng được biết đến có một hành tinh lớn quay quanh.
Theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Astronomy, ngôi sao nhỏ bé này thậm chí còn nhỏ hơn 60% so với kỷ lục trước đó của một ngôi sao có hành tinh lớn quay quanh.
"Đây là một khám phá hấp dẫn. Chúng tôi thật sự không hiểu làm sao một ngôi sao có khối lượng nhỏ như vậy lại có thể hình thành một hành tinh khổng lồ như thế!", đồng tác giả, Tiến sĩ Vincent Van Eylen – nhà thiên văn học tại Đại học UCL (Anh) chia sẻ.
Trong Hệ Mặt Trời, Mặt Trời lớn hơn sao Mộc, hành tinh lớn nhất, tới 10 lần. Ngược lại, TOI-6894 chỉ lớn hơn hành tinh quay quanh nó - TOI-6894b - khoảng 2,5 lần.
Trong Hệ Mặt Trời (hình minh họa), Mặt Trời có đường kính lớn hơn hành tinh lớn nhất – sao Mộc – tới 10 lần. Trong khi đó, TOI-6894b chỉ nhỏ hơn ngôi sao của nó khoảng 2,5 lần – điều mà trước đây các nhà khoa học cho là không thể xảy ra. Ảnh minh hoạ. TOI-6894b có kích thước nhỉnh hơn sao Thổ và nhỏ hơn sao Mộc, nhưng mật độ thì thấp hơn nhiều.
Dù có kích thước lớn, khối lượng của TOI-6894b chỉ bằng 56% sao Thổ và bằng 17% sao Mộc.
Nhưng đó chưa phải là điểm kỳ lạ duy nhất của cặp đôi thiên thể trái khoáy này.
Do kích thước của hành tinh lớn, TOI-6894b quay rất gần ngôi sao của nó, gần hơn Trái Đất tới Mặt Trời khoảng 40 lần, và hoàn tất một vòng quỹ đạo chỉ trong vỏn vẹn 3 ngày.
Vì vậy, hành tinh này nóng hơn Trái Đất nhiều và không thể là nơi thích hợp cho sự sống ngoài hành tinh. Nhưng nó lại không nóng đến mức như các nhà khoa học dự đoán.
Phần lớn các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời được phát hiện đến nay là các “sao Mộc nóng” – những hành tinh khí khổng lồ có nhiệt độ trên 1.700°C.
Tuy nhiên, do sao lùn đỏ TOI-6894 phát sáng rất yếu, nhiệt độ khí quyển của TOI-6894b chỉ khoảng 147°C, điều này có ảnh hưởng lớn đến thành phần hóa học của nó.
Giáo sư Amaury Triaud, Đại học Birmingham, cho biết: “Dựa vào mức bức xạ sao mà TOI-6894b nhận được, chúng tôi cho rằng bầu khí quyển của nó bị chi phối bởi hóa học của khí methane – điều này cực kỳ hiếm khi được ghi nhận. Nhiệt độ thấp đến mức chúng tôi thậm chí có thể quan sát thấy cả ammonia – điều chưa từng được phát hiện trước đây trong bầu khí quyển hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời”.
Nhưng điều kỳ lạ nhất của hành tinh xa xôi này là theo các lý thuyết tốt nhất hiện nay, nó lẽ ra không tồn tại ở đó.
Các ngôi sao nhỏ như sao lùn đỏ có đĩa tiền hành tinh rất nhỏ (hình minh họa), và theo lý thuyết, điều này không cho phép các hành tinh khí khổng lồ hình thành. Tuy nhiên, việc phát hiện TOI-6894b cho thấy những lý thuyết tốt nhất hiện nay về sự hình thành hành tinh không hoàn toàn chính xác. Lý thuyết phổ biến nhất về sự hình thành hành tinh là lý thuyết tích tụ lõi (core accretion).
Một hệ hành tinh bắt đầu từ một đám mây khí và bụi lớn – gọi là đám mây phân tử – sụp đổ dưới trọng lực của chính nó để hình thành một ngôi sao trung tâm.
Vật chất còn lại quay quanh ngôi sao trong một đĩa tiền hành tinh (protoplanetary disc), nơi các hành tinh hình thành khi bụi khí tụ lại dưới trọng lực.
Với các hành tinh khí khổng lồ như sao Thổ hoặc sao Mộc, chúng cần một lõi nặng ban đầu để hút và giữ lại khí bằng lực hấp dẫn.
Tuy nhiên, các ngôi sao nhỏ như TOI-6894 chỉ hình thành đĩa tiền hành tinh nhỏ, không đủ vật chất để tạo nên một lõi hành tinh khí lớn như vậy.
Tín hiệu lạ nghi người ngoài hành tinh đang cố liên lạc với Trái Đất Sự tồn tại của TOI-6894b – hành tinh cỡ sao Thổ quay quanh một sao lùn đỏ – cho thấy lý thuyết này có thể không hoàn toàn chính xác.
Tiến sĩ Edward Briant, tác giả chính của nghiên cứu (đến từ Đại học UCL và Đại học Warwick), cho rằng có hai khả năng có thể giải thích.
Hành tinh có thể đã hình thành qua một ‘quá trình tích tụ lõi trung gian’, trong đó một hành tinh tiền thân hình thành và từ từ thu hút khí mà không đủ lớn để kích hoạt giai đoạn tích tụ khí bùng nổ như thường lệ.
Hoặc, nó có thể hình thành từ một đĩa vật chất mất ổn định trọng lực, nơi đĩa tiền hành tinh bị phá vỡ thành từng mảnh do trọng lực của chính nó, sau đó sụp đổ thành hành tinh.
Vì sao lùn đỏ là loại sao phổ biến nhất trong vũ trụ, việc làm sáng tỏ cách TOI-6894b được hình thành có thể ảnh hưởng lớn đến việc tìm kiếm các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời.
Tiến sĩ Daniel Bayliss, đồng tác giả từ Đại học Warwick, cho rằng: “Hầu hết các ngôi sao trong dải Ngân Hà là sao nhỏ như thế này, có khối lượng thấp và trước đây được cho là không thể có hành tinh khí khổng lồ. Vì vậy, phát hiện rằng một ngôi sao như vậy lại có hành tinh khí lớn sẽ ảnh hưởng lớn đến ước tính tổng số hành tinh khổng lồ có thể tồn tại trong thiên hà của chúng ta”.
Khí quyển của TOI-6894b sẽ được Kính viễn vọng Không gian James Webb quan sát trong vòng 12 tháng tới.
Bằng cách đo sự phân bố vật chất bên trong hành tinh, các nhà thiên văn sẽ xác định kích thước và cấu trúc của lõi. Điều này sẽ giúp xác định lý thuyết nào là chính xác, nếu có.
Nhưng cho đến khi đó, việc vì sao một ngôi sao tí hon lại có hành tinh khổng lồ quay quanh vẫn sẽ là một bí ẩn khó giải.
(Theo Livescience, Daily Mail)