Phát hiện gây chấn động: Hành tinh ‘tự do’ cách Trái Đất gần 10.000 năm ánh sáng

Các nhà thiên văn học vừa xác nhận lần đầu tiên sự tồn tại của một ‘hành tinh lang thang’ – một thế giới trôi dạt trong không gian mà không bị ràng buộc bởi bất kỳ ngôi sao nào.

Điều đặc biệt hơn, họ đã xác định được khoảng cách và khối lượng của nó: một hành tinh có kích thước xấp xỉ sao Thổ, nằm cách Trái Đất gần 10.000 năm ánh sáng.

Ngân Hà có thể tràn ngập những “thế giới cô độc”

Thông thường, các hành tinh hình thành và tồn tại trong quỹ đạo quanh một hoặc nhiều ngôi sao. Tuy nhiên, vào năm 2000, giới khoa học đã ghi nhận những dấu hiệu đầu tiên chứng tỏ có những hành tinh tồn tại hoàn toàn độc lập, không quay quanh bất kỳ ngôi sao chủ nào.

Hình ảnh minh họa về một hành tinh trôi nổi tự do làm lệch hướng ánh sáng của một nguồn xa xôi.

Đến năm 2024, một vật thể bí ẩn đã được phát hiện khi nó làm biến dạng ánh sáng của một ngôi sao xa xôi, nhờ sự quan sát đồng thời từ các đài quan sát mặt đất và kính viễn vọng không gian Gaia của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA).

Những dữ liệu này cho thấy vật thể trên là một hành tinh “lang thang”, nằm cách Trái Đất khoảng 9.950 năm ánh sáng, hướng về tâm Ngân Hà, với khối lượng khoảng 70 lần Trái Đất (trong khi sao Thổ có khối lượng khoảng 95 lần Trái Đất).

Theo các nhà khoa học, những hành tinh tự do như vậy có thể phổ biến hơn nhiều so với những gì con người vẫn nghĩ.

Andrzej Udalski, nhà vật lý thiên văn thuộc Đại học Warsaw (Ba Lan), đồng tác giả, nhận định với Space rằng các mô hình lý thuyết về sự hình thành hệ hành tinh cho thấy số lượng hành tinh “lang thang” trong Dải Ngân Hà có thể còn nhiều hơn cả số lượng sao.

Việc thu thập thêm dữ liệu về những hành tinh đặc biệt này sẽ giúp làm rõ cách các hệ hành tinh hình thành, và vì sao một số hành tinh bị “đuổi ra ngoài”.

Hình minh họa về một hành tinh lang thang đang tạo ra hiện tượng thấu kính hấp dẫn vi mô đối với một ngôi sao ở xa tại vùng trung tâm Ngân Hà. Ảnh phóng đại của ngôi sao nguồn bao quanh hành tinh, tạo nên hiện tượng được gọi là “vòng Einstein”.

Các nghiên cứu trước đó gợi ý rằng trong giai đoạn hỗn loạn ban đầu của hệ hành tinh, tương tác hấp dẫn mạnh giữa các hành tinh có thể hất văng một số hành tinh ra khỏi quỹ đạo. Ngoài ra, sự xáo trộn từ những ngôi sao đi ngang qua cũng có thể phá vỡ hệ sao, ném các hành tinh vào không gian lạnh lẽo. Một số hành tinh lang thang khác thậm chí có thể hình thành trực tiếp từ các đám mây khí và bụi, tương tự quá trình hình thành sao.

Thách thức quan sát: nhìn thấy cái “vô hình”

Hành tinh lang thang cực kỳ khó phát hiện vì chúng không phát ra đủ ánh sáng để các kính thiên văn hiện tại có thể ghi nhận. Cách duy nhất để “nhìn thấy” chúng hiện nay là dựa vào trọng lực, thứ có thể bẻ cong không gian-thời gian.

Khi một hành tinh lang thang đi ngang trước một ngôi sao, lực hấp dẫn của nó hoạt động như một thấu kính khổng lồ, làm khuếch đại độ sáng biểu kiến của ngôi sao. Hiện tượng này được gọi là thấu kính hấp dẫn vi mô. Nhờ phương pháp này, các nhà khoa học đã phát hiện khoảng hơn chục ứng viên hành tinh lang thang trong những năm qua.

Hình minh họa về sự kiện thấu kính vi mô KMT-2024-BLG-0792/0GLE-2024-BLG-0516, được quan sát đồng thời từ các đài quan sát trên mặt đất và bởi vệ tinh Gaia.

Tuy nhiên, phương pháp này từng gặp một hạn chế lớn: nó không cho biết chính xác khoảng cách của hành tinh, khiến việc xác định các đặc tính như khối lượng gần như bất khả thi. Vì thế, trong suốt một thời gian dài, nhiều đối tượng được coi là hành tinh lang thang vẫn chỉ ở mức nghi vấn.

Phát hiện mới đã thay đổi điều đó. Sự kiện quan sát – được đặt tên là KMT-2024-BLG-0792 và OGLE-2024-BLG-0516 – được theo dõi từ hai vị trí quan sát khác nhau, cho phép các nhà khoa học “tam giác hóa” khoảng cách của hành tinh so với Trái Đất. Khi đã xác định được khoảng cách, họ tiếp tục tính toán khối lượng dựa trên thời gian mà hành tinh làm méo ánh sáng của ngôi sao nền.

“Khám phá của chúng tôi cho thấy thiên hà này có thể tràn ngập các hành tinh lang thang”, nhà đồng tác giả Subo Dong, Giáo sư thiên văn học tại Đại học Bắc Kinh (Trung Quốc), nhấn mạnh.

Thế hệ kính viễn vọng không gian tiếp theo được kỳ vọng sẽ mở ra một kỷ nguyên mới trong việc nghiên cứu những thế giới cô độc này. Kính viễn vọng Nancy Grace Roman của NASA, dự kiến phóng vào năm 2026, sẽ khảo sát bầu trời trong dải hồng ngoại với tốc độ nhanh hơn Hubble tới 1.000 lần. Trung Quốc cũng lên kế hoạch phóng vệ tinh Earth 2.0 vào năm 2028, với mục tiêu truy tìm các hành tinh tự do trong không gian.

“Tương lai của khoa học nghiên cứu hành tinh lang thang cực kỳ tươi sáng”, Udalski nhận định đầy lạc quan.

Nghiên cứu chi tiết đã được công bố trực tuyến ngày 1/1 trên tạp chí Science .