Trong Hệ Mặt Trời, mặt trăng lớn nhất là Ganymede, vệ tinh của sao Mộc, nhưng so với những gì các nhà thiên văn đang suy luận từ quan sát mới nhất, Ganymede bỗng trở nên… cực kỳ nhỏ bé.
Một hành tinh khí khổng lồ nằm ngoài Hệ Mặt Trời đang “lắc lư” một cách bất thường khi quay quanh sao chủ và chính chuyển động kỳ lạ đó đang gợi ý sự tồn tại của một ngoại mặt trăng có khối lượng khổng lồ đến mức có thể làm thay đổi hoàn toàn cách con người định nghĩa thế nào là một “mặt trăng”.
Hình minh họa cho thấy hành tinh khí khổng lồ HD 206893 B và vệ tinh tiềm năng của nó (Nguồn: Robert Lea - được tạo bằng Canva) Đối tượng gây chấn động này là HD 206893 B, một ngoại hành tinh khí có khối lượng gấp khoảng 28 lần sao Mộc, quay quanh một ngôi sao trẻ cách Trái Đất khoảng 133 năm ánh sáng.
Hành tinh này được quan sát bằng thiết bị GRAVITY gắn trên kính viễn vọng siêu lớn của Đài thiên văn Nam Âu (ESO), đặt tại sa mạc Atacama, miền bắc Chile, một trong những địa điểm quan sát bầu trời tốt nhất thế giới.
Khi phân tích quỹ đạo của HD 206893 B, nhóm nghiên cứu nhận thấy hành tinh này không di chuyển theo một đường trơn tru, đều đặn như dự đoán.
Thay vào đó, nó thể hiện một chuyển động “qua lại” rất nhỏ nhưng có thể đo được, giống như một cú lắc nhẹ lặp đi lặp lại theo chu kỳ.
Manh mối về một ngoại mặt trăng siêu lớn
Theo tiến sĩ Quentin Kral, trưởng nhóm nghiên cứu và là nhà thiên văn học tại Đại học Cambridge, tín hiệu mà họ phát hiện được có chu kỳ khoảng 9 tháng, với biên độ tương đương khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trăng.
“HD 206893 B không chỉ đơn giản là quay quanh sao của nó”, Kral giải thích. “Chồng lên chuyển động đó là một dao động nhỏ, qua lại, nhưng hoàn toàn có thể đo được.
Đây chính xác là kiểu tín hiệu mà chúng tôi kỳ vọng nếu hành tinh này đang bị ‘kéo’ bởi một thiên thể vô hình khác, chẳng hạn như một mặt trăng khổng lồ”.
Hé lộ hình ảnh mới hố đen gần Trái Đất, giải mã bí ẩn suốt nhiều thập kỷ
Chính lực hấp dẫn từ thiên thể đồng hành này khiến HD 206893 B không giữ được quỹ đạo ổn định tuyệt đối, mà liên tục bị giật nhẹ theo nhịp đều đặn.
Phát hiện này có được nhờ kỹ thuật đo vị trí thiên thể (astrometry), một phương pháp cho phép theo dõi vị trí của các hành tinh và sao với độ chính xác cực cao theo thời gian.
Những sai lệch rất nhỏ trong chuyển động có thể tiết lộ sự hiện diện của một vật thể không nhìn thấy trực tiếp.
Trước đây, astrometry chủ yếu được dùng để nghiên cứu các ngoại hành tinh khối lượng lớn hoặc sao lùn nâu với chu kỳ quỹ đạo dài vài năm.
Tuy nhiên, trong nghiên cứu này, nhóm khoa học đã đẩy giới hạn của phương pháp đi xa hơn rất nhiều, theo dõi HD 206893 B trong các khoảng thời gian ngắn, từ vài ngày đến vài tháng.
Kết quả cho thấy dấu hiệu “lắc lư” là có thật và nhất quán.
Từ dữ liệu thu được, nhóm nghiên cứu suy luận rằng thiên thể đồng hành này quay quanh HD 206893 B với chu kỳ khoảng 9 tháng, ở khoảng cách xấp xỉ 1/5 khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời.
Đáng chú ý, quỹ đạo của ngoại mặt trăng giả định này bị nghiêng khoảng 60 độ so với mặt phẳng quỹ đạo của hành tinh mẹ. Sự lệch lớn như vậy cho thấy hệ thống này có thể đã từng trải qua những tương tác hấp dẫn dữ dội trong quá khứ, chẳng hạn như va chạm hoặc ảnh hưởng từ các thiên thể khác.
Điều khiến giới khoa học thực sự kinh ngạc không chỉ là sự tồn tại tiềm năng của ngoại mặt trăng này, mà còn là khối lượng khổng lồ của nó. Nếu được xác nhận, thiên thể này có thể đạt tới 40% khối lượng của sao Mộc, tương đương khoảng 9 lần khối lượng sao Hải Vương.
Con số này vượt xa mọi mặt trăng từng được biết đến. Trong Hệ Mặt Trời, Ganymede, mặt trăng lớn nhất, vẫn nhỏ hơn sao Hải Vương hàng nghìn lần.
“Khoảng cách về khối lượng giữa các mặt trăng lớn nhất mà chúng ta biết và ứng viên ngoại mặt trăng này là cực kỳ lớn”, Kral nhấn mạnh. “Điều đó đặt ra câu hỏi: liệu chúng ta có nên gọi một thiên thể như vậy là ‘mặt trăng’ hay không?”
Ở khối lượng như vậy, ranh giới giữa một mặt trăng khổng lồ và một thiên thể đồng hành có khối lượng thấp bắt đầu trở nên mờ nhạt. Hiện tại, giới thiên văn vẫn chưa có định nghĩa chính thức cho khái niệm “ngoại mặt trăng”.
Trong thực tế, các nhà khoa học thường gọi bất kỳ vật thể nào quay quanh một hành tinh hoặc một thiên thể dưới sao là “mặt trăng”, bất kể khối lượng của nó lớn đến đâu.
Ngoại mặt trăng: “Chén thánh” khó nắm bắt của thiên văn học
Mặc dù đã có một số tuyên bố về việc phát hiện ngoại mặt trăng trong quá khứ, tất cả đều gây tranh cãi và chưa được xác nhận chắc chắn. Nguyên nhân là do tín hiệu của mặt trăng thường cực kỳ yếu, nhỏ hơn rất nhiều so với tín hiệu của chính hành tinh.
‘Sát nhân thầm lặng’ huỷ diệt một thiên hà bằng ‘nghìn vết cắt’ Phương pháp phát hiện ngoại hành tinh thành công nhất hiện nay là phương pháp quá cảnh, dựa trên sự suy giảm ánh sáng khi hành tinh đi ngang qua trước mặt sao chủ. Tuy nhiên, kỹ thuật này tỏ ra kém hiệu quả khi tìm kiếm mặt trăng.
Các nghiên cứu lý thuyết cho thấy những hành tinh quay quá gần sao của mình khó có thể giữ được các mặt trăng lớn trong thời gian dài.
Ngược lại, astrometry lại đặc biệt nhạy với các mặt trăng có chu kỳ dài, quay quanh những hành tinh ở xa sao chủ, nơi các hệ thống được cho là ổn định hơn.
Theo Kral, đây có thể là con đường đầy hứa hẹn để tìm ra những ngoại mặt trăng đầu tiên, đặc biệt là các trường hợp “cực đoan” với khối lượng rất lớn.
Nhóm nghiên cứu tin rằng phát hiện này, nếu được xác nhận, mới chỉ là bước khởi đầu. Cũng giống như những ngoại hành tinh đầu tiên được phát hiện thường là các “gã khổng lồ” dễ nhận biết nhất, các ngoại mặt trăng đầu tiên nhiều khả năng cũng sẽ là những trường hợp đồ sộ và khác thường nhất.
“Khi kỹ thuật quan sát tiếp tục được cải thiện, cách chúng ta hiểu và định nghĩa một ‘mặt trăng’ gần như chắc chắn sẽ phải thay đổi”, Kral kết luận.
(Theo Space, Livescience)