Các nhà nghiên cứu tại Đại học New South Wales đã xác định được 27 ứng cử viên hành tinh tuần hoàn mới bằng cách phân tích dữ liệu từ vệ tinh TESS của NASA. Phát hiện này được công bố trên tạp chí Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia, đã sử dụng một phương pháp cải tiến dựa trên sự dịch chuyển của cận điểm trong các sao đôi che khuất, bỏ qua những hạn chế của phương pháp vận chuyển thông thường.
Những hành tinh ứng cử viên này quay quanh các hệ sao đôi – cấu hình trong đó hai mặt trời hấp dẫn nhau. Nghiên cứu do Margo Thornton dẫn đầu thể hiện một tiến bộ đáng kể trong việc phát hiện các thế giới có hình dạng quỹ đạo khiến chúng trở nên vô hình trước các kính thiên văn trên mặt đất sử dụng các kỹ thuật truyền thống.
Hạn chế của phương thức vận chuyển và nhu cầu đổi mới
Phương pháp di chuyển, kỹ thuật chủ yếu để khám phá các ngoại hành tinh, xác định các hành tinh bằng độ mờ nhẹ mà chúng gây ra khi chúng đi qua phía trước các ngôi sao của chúng. Nó hoạt động chính xác khi mặt phẳng quỹ đạo của hành tinh thẳng hàng vuông góc với góc nhìn của Trái đất. Tuy nhiên, đối với các hành tinh quay tròn, yêu cầu hình học này trở nên cực kỳ hạn chế.
Nếu mặt phẳng quỹ đạo của một hành tinh chỉ nghiêng một độ so với mặt phẳng của quỹ đạo đôi, thì sự chuyển động quá cảnh không xảy ra đều đặn và có thể phát hiện được. Điều này có nghĩa là toàn bộ lớp hành tinh hình tròn – những hành tinh có quỹ đạo nghiêng cao – vẫn vô hình đối với người quan sát. Nhóm nghiên cứu nhận ra rằng dữ liệu quan sát trước đó phản ánh một khuynh hướng nội tại: chỉ tìm thấy các hành tinh có hướng cụ thể.
Thornton tóm tắt động lực của nghiên cứu: Dữ liệu quan sát trước đây phụ thuộc hoàn toàn vào hướng của quỹ đạo hành tinh, ngăn cản sự hiểu biết đầy đủ về cách các thế giới hình thành trong các hệ nhị phân.
Sự dịch chuyển Periapsis như một công cụ phát hiện
Phương pháp mới đã tận dụng một hiện tượng gọi là sự dịch chuyển cận điểm – sự quay dần dần của các quỹ đạo hình elip của các thiên thể. Trong các hệ mặt trời, cận điểm của Sao Thủy, được phát hiện từ thế kỷ 19, minh họa cho hiệu ứng kinh điển này.
Nhóm nghiên cứu đã phân tích 1.590 sao đôi che khuất được TESS quan sát liên tục trong ít nhất hai năm. Khi một hành tinh bên ngoài tác động lực hấp dẫn lên một hệ nhị phân, nó sẽ thay đổi một cách tinh tế thời gian xảy ra nhật thực – thời điểm chính xác mà tại đó hai ngôi sao che khuất nhau.
Bằng cách đo chính xác sự thay đổi theo thời gian của những lần nhật thực này, các nhà nghiên cứu đã xác định được dấu hiệu hấp dẫn của các vật thể hành tinh. Chiến lược này tiết lộ các ứng cử viên sẽ hoàn toàn không được chú ý bởi các kỹ thuật vận chuyển thông thường, mở rộng tầm nhìn về quần thể thực sự của các hành tinh quay tròn.
Đặc điểm của 27 ứng viên được phát hiện
Khối lượng của các vật thể được phát hiện thay đổi đáng kể:
- Tối thiểu: xấp xỉ 12 lần khối lượng Trái đất
- Tối đa: khoảng 3.200 lần khối lượng Trái đất (khoảng 10 lần khối lượng Sao Mộc)
- Phân bố: phổ rộng giữa các thế giới giống Trái đất và các hành tinh khí khổng lồ
Không có xác nhận dứt khoát đã đạt được. Các quan sát bổ sung bằng phương pháp vận tốc hướng tâm sử dụng kính thiên văn trên mặt đất sẽ là cần thiết. Kỹ thuật này phát hiện các hành tinh một cách gián tiếp thông qua sự dao động của các ngôi sao chủ do quỹ đạo hành tinh gây ra, đo sự thay đổi màu sắc trong ánh sáng sao xảy ra khi các ngôi sao di chuyển đến gần hoặc ra xa Trái đất.
Ý nghĩa đối với những khám phá hành tinh trong tương lai
Benjamin Montet, phó giáo sư tại UNSW, người tham gia nghiên cứu, nhấn mạnh rằng dữ liệu quan sát dài hạn, phong phú từ TESS giúp có thể tính toán các hiệu ứng cực kỳ tinh tế. Vệ tinh, ban đầu được thiết kế để ghi lại các hành tinh đi qua, đã chứng tỏ khả năng bất ngờ trong việc tiết lộ những thế giới mà các hành tinh đi qua sẽ không bao giờ được quan sát từ Trái đất.
Kết quả này đặc biệt đáng chú ý vì nó nhấn mạnh rằng phương pháp truyền thống đã đánh giá thấp số lượng thực sự của các ngoại hành tinh. Các hành tinh có quỹ đạo đa dạng và hình dạng không thuận lợi không được chú ý, cho thấy vũ trụ chứa nhiều hệ hành tinh hơn những gì các cuộc khảo sát trước đây đã tiết lộ.
Nếu các quan sát trong tương lai xác nhận sự tồn tại của những ứng cử viên này thì dự kiến sẽ có sự hiểu biết sâu sắc hơn về quá trình hình thành hành tinh trong Dải Ngân hà. Khám phá này định vị lại cách các nhà thiên văn học tìm kiếm các thế giới xa xôi và đặt câu hỏi về các giả định về phần thực sự của các hệ ngoại hành tinh mà con người hiện có thể lập bản đồ.
