Các nhà khoa học tại NASA vừa phát hiện một hành tinh bí ẩn, được mệnh danh là ‘siêu Trái Đất’, cách chúng ta 154 năm ánh sáng và đang phát ra một tín hiệu lặp lại. Hành tinh này có tên TOI-1846 b, có kích thước lớn gấp gần hai lần và nặng gấp bốn lần Trái Đất. Nó quay quanh một ngôi sao lùn đỏ nhỏ với chu kỳ chỉ 4 ngày, tạo ra hiện tượng giảm sáng lặp lại kỳ lạ trên ngôi sao chủ.

Được xác nhận bởi một nhóm các nhà khoa học sử dụng cả kính thiên văn trên không gian và dưới mặt đất, TOI-1846 b đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu khi kính viễn vọng không gian TESS của NASA quan sát thấy mô hình mờ sáng này vào tháng 3 hàng năm. Hành tinh này rơi vào ‘khoảng trống bán kính’ – vùng kích thước mà các hành tinh xuất hiện thưa thớt, nằm giữa các hành tinh nhỏ, đá như Trái Đất và các hành tinh lớn, giàu khí như Sao Hải Vương.

Mặc dù nhiệt độ bề mặt ước tính lên tới 600 độ F (khoảng 315 độ C), các nhà nghiên cứu cho rằng hành tinh này vẫn có thể chứa nước. Họ tin rằng TOI-1846 b có lõi rắn, giàu đá, một lớp băng dày đặc, và thậm chí có thể có một đại dương nông hoặc một lớp khí quyển mỏng. Các phép đo của nhóm nghiên cứu cũng cho thấy hành tinh này quay quanh ngôi sao chủ chỉ trong chưa đầy 4 ngày, trên một quỹ đạo gần hơn nhiều so với khoảng cách của Sao Thủy với Mặt Trời trong Hệ Mặt Trời.

Ngôi sao chủ của TOI-1846 b là một ngôi sao lùn đỏ, có kích thước và khối lượng bằng khoảng 40% của Mặt Trời, và phát sáng ở nhiệt độ khoảng 6.000 độ F (khoảng 3.300 độ C). Vì sao lùn đỏ có kích thước nhỏ hơn và phát sáng yếu hơn, nên các hành tinh phải quay rất gần để nhận đủ nhiệt. Điều này cũng khiến việc phát hiện hành tinh trở nên dễ dàng hơn khi chúng đi ngang qua trước ngôi sao, gây ra sự mờ sáng nhỏ dễ nhận diện bằng kính viễn vọng.

Nhiều hành tinh trong thiên hà có thể sinh sống? TESS, được phóng lên năm 2018, đã ghi nhận hơn 7.600 sự kiện ‘quá cảnh’ như vậy và xác nhận hơn 630 hành tinh cho đến nay. Với bốn camera độ nhạy cao quét bầu trời mỗi 30 phút, TESS rất lý tưởng để phát hiện các mức giảm sáng nhỏ như của TOI-1846 b.

Hành tinh mới phát hiện này cũng có khả năng bị khóa thủy triều (tidally locked), nghĩa là một mặt luôn hướng về ngôi sao, trong khi mặt còn lại chìm trong bóng tối. Sự chênh lệch nhiệt độ lớn này có thể tạo điều kiện cho nước bị ‘bẫy lại’ ở những vùng mát hơn, tùy thuộc vào cách nhiệt được truyền qua bầu khí quyển.

NASA hy vọng Kính viễn vọng Không gian James Webb sẽ sớm nhắm tới TOI-1846 b để nghiên cứu bầu khí quyển bằng ánh sáng hồng ngoại. Nếu điều kiện phù hợp, Webb có thể phát hiện dấu hiệu của hơi nước, methane, carbon dioxide hoặc các loại khí khác. Các kính thiên văn mặt đất như Đài quan sát Gemini ở Hawaii cũng đang hỗ trợ, sử dụng thiết bị chính xác MAROON-X để đo sự dao động nhỏ của ngôi sao gây ra bởi lực hấp dẫn của hành tinh, giúp xác định khối lượng của nó và phát hiện các hành tinh ẩn khác.

Các nhà nghiên cứu cho rằng TOI-1846 b không phải là hành tinh duy nhất trong hệ này. Những thay đổi nhẹ trong quỹ đạo của nó cho thấy có thể tồn tại một hành tinh khác trong cùng hệ sao, có thể nằm ở vùng xa hơn và mát hơn, tức là khu vực có thể sống được (habitable zone). Khám phá này đi kèm với một phát hiện khác gần đây: TOI-715 b, một hành tinh siêu Trái Đất khác, nằm cách Trái Đất 137 năm ánh sáng, cũng quay quanh một sao lùn đỏ.

Cả hai hành tinh này giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về cơ chế vì sao một số hành tinh nhỏ mất khí quyển theo thời gian, trong khi những hành tinh khác vẫn giữ được. Vì sao lùn đỏ chiếm khoảng 75% tổng số sao trong Dải Ngân Hà, nên việc nghiên cứu các hành tinh như TOI-1846 b có thể tiết lộ bao nhiêu thế giới có thể sinh sống đang ẩn mình trong ‘sân sau’ của chúng ta trong thiên hà.

Một nghiên cứu gần đây từ Viện Công nghệ California (Mỹ) đã làm sáng tỏ vai trò của ngôi sao thứ ba trong vụ nổ siêu tân tinh, một hiện tượng thiên văn học được quan tâm rộng rãi. Hình ảnh của sao lùn trắng, hay còn gọi là những ‘ma cà rồng vũ trụ’, đã trở nên quen thuộc trong lĩnh vực thiên văn học. Chúng hút vật chất từ các ngôi sao đồng hành gần kề và quá trình này thường kết thúc bằng một vụ nổ siêu tân tinh hủy diệt cả hai thiên thể.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ sứ mệnh Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu để xác định 50 hệ ba sao chứa sao biến quang. Trong các hệ này, hai ngôi sao gần nhau tạo thành cặp chính, trong khi ngôi sao thứ ba quay ở khoảng cách xa hơn nhiều. Thông qua 2.000 mô phỏng máy tính, họ đã chỉ ra rằng lực hấp dẫn từ ngôi sao thứ ba đóng vai trò quan trọng trong việc làm biến đổi quỹ đạo của cặp sao đôi.

Kết quả cho thấy, trong khoảng 20% trường hợp, chính lực hấp dẫn từ ngôi sao thứ ba đã làm biến đổi quỹ đạo của cặp sao đôi, khiến chúng xích lại gần nhau mà không cần trải qua giai đoạn lớp vỏ khí chung như giả thuyết truyền thống. Điều này chỉ ra rằng sự tồn tại của một ngôi sao thứ ba có thể đóng vai trò ‘người mai mối’ thầm lặng trong các hệ thống này.

Trước đây, các nhà thiên văn học tin rằng phần lớn các sao biến quang hình thành thông qua quá trình tiến hóa lớp vỏ chung. Tuy nhiên, phát hiện mới cho thấy mô hình này không phải là con đường duy nhất. Trong các mô phỏng của nhóm nghiên cứu, có đến 60% trường hợp lớp vỏ khí chung vẫn hình thành nhưng được kích hoạt bởi sự tác động của ngôi sao thứ ba.

Chỉ khoảng 20% trường hợp còn lại là lớp vỏ khí hình thành theo cách truyền thống, không có sự góp mặt của ngôi sao thứ ba. Đáng chú ý, nhóm nghiên cứu dự đoán có thể có tới 40% các biến thiên thảm khốc ngoài thực tế được hình thành từ hệ ba sao. Con số này cao hơn nhiều so với những gì dữ liệu quan sát từ Gaia từng ghi nhận.

Lý do có thể đến từ việc nhiều ngôi sao thứ ba nằm quá xa hoặc có ánh sáng quá yếu để được phát hiện, thậm chí đã bị bật khỏi hệ do tác động hấp dẫn mạnh mẽ. Dữ liệu cũng cho thấy, các hệ ba sao có quỹ đạo ngôi sao thứ ba lớn hơn 100 đơn vị thiên văn (100 lần khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời) có xu hướng dễ hình thành các biến quang hơn.

Nhà nghiên cứu Kareem El-Badry chia sẻ: ‘Trong suốt 50 năm qua, giới thiên văn học đã sử dụng mô hình vỏ khí chung để giải thích sự hình thành sao biến quang. Nhưng giờ đây, chúng tôi phát hiện rằng rất nhiều hệ thống như vậy thực chất là sản phẩm của các tương tác ba sao’. Phát hiện này mở ra một hướng nghiên cứu mới, thách thức những giả định lâu đời về sự tiến hóa của các hệ sao trong vũ trụ.

Các nhà khoa học sử dụng hệ thống kính viễn vọng vô tuyến mạnh mẽ CHIME tại Canada đã phát hiện một vật thể vũ trụ hiếm và độc đáo, được đặt tên là ‘kỳ lân vũ trụ’. Vật thể này, còn gọi là CHIME J1634+44 hoặc ILT J163430+445010, thuộc lớp thiên thể ‘Biến động vô tuyến chu kỳ dài’ (LPT), phát ra các đợt sóng vô tuyến lặp lại theo thang thời gian từ vài phút đến vài giờ.

Điều khiến CHIME J1634+44 trở nên kỳ lạ là chu kỳ phát xạ sóng vô tuyến của nó có hai chu kỳ riêng biệt: một là 841 giây (hơn 14 phút) và một là 4206 giây (khoảng 70 phút), với chu kỳ thứ cấp dài hơn chính xác 5 lần so với chu kỳ chính. Các nhà nghiên cứu đã dành nhiều thời gian để quan sát và phân tích dữ liệu từ kính viễn vọng CHIME, và họ đã xác định được các đặc điểm độc đáo của vật thể này.

Đặc biệt, tốc độ quay của vật thể này đang tăng nhanh, trái ngược với quy luật thông thường của các sao xung – dạng quay nhanh của sao neutron. Thông thường, các sao xung có tốc độ quay giảm dần do mất năng lượng, nhưng CHIME J1634+44 lại đang quay nhanh hơn. Các chuyên gia đưa ra giả thuyết rằng ‘kỳ lân vũ trụ’ có thể là một hệ thống bao gồm một sao neutron và một thiên thể bí ẩn khác đang quay quanh nhau.

Thiên thể đồng hành này có thể là một sao neutron khác, một sao lùn trắng hoặc một sao lùn nâu. Có khả năng sao neutron đang ‘ăn thịt’ dần người bạn đồng hành, điều này đã tiếp cho nó thêm năng lượng để quay nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu đang tiếp tục quan sát và nghiên cứu vật thể này để hiểu rõ hơn về bản chất và hành vi của nó.

Việc phát hiện ra ‘kỳ lân vũ trụ’ đã mở ra một cánh cửa mới để nghiên cứu về các hệ thống sao neutron và các hiện tượng vũ trụ độc đáo. Các nhà khoa học hy vọng rằng việc nghiên cứu thêm về vật thể này sẽ giúp họ hiểu rõ hơn về các quy luật vật lý chi phối vũ trụ và các hiện tượng vũ trụ còn chưa được hiểu rõ.

Thêm vào đó, các nhà nghiên cứu cũng đang sử dụng kính viễn vọng CHIME để tìm kiếm các vật thể vũ trụ độc đáo khác, hy vọng sẽ phát hiện ra nhiều ‘kỳ lân vũ trụ’ khác trong tương lai.

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một dozen thiên hà “ngủ đông” mà đã ngừng hình thành sao trong vòng một tỷ năm đầu tiên sau Vụ nổ Big Bang. Khám phá này, được thực hiện bằng dữ liệu từ Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), làm sáng tỏ một giai đoạn thú vị trong cuộc sống của các thiên hà đầu tiên và có thể cung cấp thêm manh mối về cách các thiên hà tiến hóa.

Có nhiều lý do dẫn đến việc các thiên hà ngừng hình thành sao mới. Một trong số đó là sự hiện diện của các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của chúng. Những lỗ đen này phát ra bức xạ mạnh, làm nóng và làm giảm khí lạnh, thành phần quan trọng nhất cho sự hình thành sao. Ngoài ra, các thiên hà lân cận lớn hơn có thể làm giảm khí lạnh hoặc làm nóng nó, dẫn đến ngừng hình thành sao. Kết quả là, những thiên hà này có thể vẫn ở trạng thái ngủ đông vô thời hạn hoặc trở nên “bị triệt tiêu”.

Một lý do khác khiến các thiên hà trở nên không hoạt động là phản hồi sao. Đó là khi khí trong thiên hà được làm nóng và đẩy ra ngoài do các quá trình sao như siêu tân tinh, gió sao mạnh, hoặc áp lực liên quan đến ánh sáng sao. Thiên hà sau đó trải qua một giai đoạn “yên tĩnh” tạm thời.

Thông thường, giai đoạn ngủ đông này chỉ là tạm thời, kéo dài khoảng 25 triệu năm, theo Alba Covelo Paz, sinh viên tiến sĩ tại Đại học Geneva và tác giả chính của nghiên cứu. Trong hàng triệu năm, khí đã bị đẩy ra sẽ rơi trở lại, và khí ấm sẽ làm mát lại. Khi có đủ khí lạnh, thiên hà có thể bắt đầu hình thành sao mới.

Trong khi giai đoạn ngủ đông thường được quan sát thấy ở các thiên hà gần đó, các nhà thiên văn học chỉ tìm thấy bốn thiên hà ngủ đông trong tỷ năm đầu tiên của vũ trụ. Tuy nhiên, sử dụng dữ liệu quang phổ nhạy của JWST, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã phát hiện ra 14 thiên hà ngủ đông có khối lượng trong phạm vi rộng ở vũ trụ đầu tiên, cho thấy các thiên hà ngủ đông không bị giới hạn ở mức khối lượng thấp hoặc rất cao.

Các phát hiện này đã được tải lên cơ sở dữ liệu bản thảo arXiv vào ngày 27 tháng 6 và chưa được đánh giá đồng nghiệp. Các nhà nghiên cứu không ngờ rằng họ sẽ thấy các thiên hà ngủ đông trong vũ trụ đầu tiên. Bởi vì những thiên hà này còn trẻ, chúng nên đang hình thành nhiều sao mới, các nhà thiên văn học đã nghĩ. Nhưng trong một bài báo năm 2024, các nhà nghiên cứu đã mô tả phát hiện đầu tiên về một thiên hà ngủ đông trong vũ trụ đầu tiên.

Sự khám phá đầu tiên về một thiên hà ngủ đông trong vũ trụ đầu tiên là một cú sốc vì thiên hà đó đã được quan sát trước đó với Hubble, nhưng chúng tôi không thể biết nó ngủ đông cho đến khi JWST, Paz cho biết. Không giống như Kính viễn vọng không gian Hubble, công cụ NIRSpec của JWST có thể nhìn thấy ánh sáng từ những thiên hà này đã bị dịch chuyển về phía bước sóng hồng ngoại gần, và cũng cung cấp chi tiết quang phổ về nó.

Các nhà thiên văn học đã tò mò muốn biết tại sao các thiên hà đầu tiên ngừng hình thành sao và liệu điều này có phổ biến trong phạm vi rộng của khối lượng sao. Một giả thuyết là các thiên hà có sự bùng nổ hình thành sao và sau đó là giai đoạn yên tĩnh trước khi bắt đầu lại. Paz và nhóm của cô đã tìm kiếm các thiên hà đang ở giữa các vụ bùng nổ hình thành sao.

Họ đã sử dụng dữ liệu thiên hà có sẵn công khai trong Lưu trữ DAWN JWST. Họ đã kiểm tra ánh sáng của khoảng 1.600 thiên hà, tìm kiếm dấu hiệu của sao mới không hình thành. Họ cũng tập trung vào các dấu hiệu rõ ràng của sao trung niên hoặc già trong ánh sáng của các thiên hà. Nhóm đã tìm thấy 14 thiên hà, có khối lượng từ khoảng 40 triệu đến 30 tỷ khối lượng mặt trời, đã ngừng hình thành sao.

Chúng tôi hiện đã tìm thấy 14 nguồn hỗ trợ quá trình bùng nổ này, và chúng tôi đã tìm thấy tất cả đều đã ngừng hình thành sao từ 10 đến 25 triệu năm trước khi chúng tôi quan sát chúng, Paz giải thích. Điều đó có nghĩa là 14 thiên hà này đã được tìm thấy để tuân theo hình thành sao theo kiểu ngừng-đi, thay vì liên tục hình thành sao, và chúng đã yên tĩnh trong ít nhất 10 đến 25 triệu năm.

Giai đoạn ngủ đông này cho thấy các thiên hà này có thể sẽ tiếp tục hình thành sao trong tương lai, nhưng vẫn còn sự không chắc chắn, Paz thêm. Chúng tôi không thể xác nhận nó chắc chắn vì chúng tôi không biết làm thế nào lâu họ sẽ vẫn ở trạng thái ngủ đông, và nếu họ tình cờ ở trạng thái ngủ đông thêm 50 triệu năm nữa, điều này sẽ cho thấy nguyên nhân của sự tắt của chúng là khác.

Tình huống này sẽ cho thấy các thiên hà này đã chết. Tuy nhiên, các thuộc tính hiện tại của các thiên hà này hỗ trợ một chu kỳ hình thành sao liên tục. Vì các thiên hà ngủ đông rất hiếm, vẫn còn nhiều điều bí ẩn về chúng. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học hy vọng các quan sát trong tương lai sẽ giúp làm sáng tỏ các nhà máy sao đang ngủ này.

Một chương trình JWST sắp tới có tên là “Sleeping Beauties” sẽ dành riêng cho việc khám phá các thiên hà ngủ đông trong vũ trụ đầu tiên, Paz cho biết. Chương trình này sẽ cho phép các nhà thiên văn học ước tính thời gian một thiên hà ở trạng thái yên tĩnh và giúp họ hiểu rõ hơn về quá trình hình thành sao liên tục.

Vẫn còn nhiều điều chưa biết đối với chúng tôi, nhưng chúng tôi đã tiến một bước gần hơn đến việc giải mã quá trình này, Paz cho biết.