Cộng đồng khoa học quốc tế đã xác nhận vị trí của một thiên thể có kích thước rất giống Trái đất. Ngoại hành tinh HD 63433 d cách hệ mặt trời của chúng ta 73 năm ánh sáng. Khám phá này cho thấy một môi trường có nhiệt độ cực cao. Quả cầu đá quay quanh một ngôi sao trong chòm sao Song Tử. Nhiệt độ trên bề mặt vượt quá mốc 1.200°C do ở gần ngôi sao trung tâm.
Dữ liệu được thu thập bởi vệ tinh TESS, do cơ quan vũ trụ Mỹ quản lý. Nghiên cứu hoàn chỉnh gần đây đã được công bố trên các trang của Tạp chí Thiên văn. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Benjamin K. Capistrant và Melinda Soares-Furtado. Nhóm đã phân loại vật thể này là hành tinh nhỏ nhất được xác nhận có độ tuổi dưới mốc 500 triệu năm. Tuổi trẻ của hệ sao này cung cấp cho các nhà thiên văn học một cơ sở quan sát chưa từng có. Các chuyên gia có thể phân tích hành vi của các thành tạo đá ngay sau giai đoạn cố kết dưới áp lực nhiệt nghiêm trọng.
Điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt và khóa hấp dẫn
Hành vi quỹ đạo của HD 63433 d thể hiện một đặc tính vật lý gọi là khóa thủy triều. Lực hấp dẫn của ngôi sao chủ buộc hành tinh này luôn duy trì cùng một bán cầu đối diện với nguồn ánh sáng và nhiệt. Cơ chế hoạt động giống hệt như mối quan hệ được thiết lập giữa Mặt trăng và Trái đất. Mặt được chiếu sáng nhận được bức xạ liên tục và trực tiếp. Thiết bị đo chỉ ra rằng nhiệt kế ở phía ban ngày này có thể ghi nhiệt độ 1.257°C.
Mức nhiệt đo được ở bán cầu ánh sáng có đủ khả năng làm tan chảy toàn bộ khối đá. Các nhà khoa học ước tính rằng nửa địa cầu này là nơi chứa một đại dương magma ở trạng thái lỏng vĩnh viễn. Nhiệt độ liên tục ngăn chặn mọi khả năng làm mát hoặc hình thành lớp vỏ rắn trên bề mặt. Mặt tối của ngoại hành tinh vẫn không có dữ liệu nhiệt chính xác. Việc truyền năng lượng giữa hai bán cầu có hiệu quả thấp ở những thế giới không có lớp khí quyển dày đặc.
Động lực của dung nham lộ ra tạo ra một môi trường địa chất không ổn định, nơi vật chất nóng chảy chảy liên tục dưới tác động của lực hấp dẫn sao. Các nhà nghiên cứu tìm cách hiểu magma phản ứng như thế nào với bức xạ không bị gián đoạn trong hàng triệu năm. Sự tương phản giữa mặt lửa và mặt tối hoàn toàn xác định bản chất vật lý của vật thể không gian.
Đặc điểm vật lý và dữ liệu quỹ đạo của thiên thể
Việc lập bản đồ ngoại hành tinh đòi hỏi phải truyền tải nhiều thông tin đa dạng được các cảm biến không gian ghi lại. Nhóm thiên văn học đã có thể thiết lập các thông số chính xác về cấu trúc và chuyển động của quả cầu đá. Những con số cho thấy một môi trường cực đoan khi so sánh với các tiêu chuẩn của hệ mặt trời của chúng ta. Thời gian dịch diễn ra nhanh chóng. Hành tinh này hoàn thành toàn bộ một vòng quay quanh ngôi sao của nó chỉ trong 4,2 ngày Trái đất.
Các phép đo chính thức được công bố trong nghiên cứu nêu chi tiết tỷ lệ chính xác của vật thể mới được phát hiện:
- Bán kính của hành tinh này gấp 1,1 lần kích thước Trái đất.
- Chu kỳ quỹ đạo hoàn chỉnh kéo dài khoảng 100 giờ Trái đất.
- Khoảng cách tới ngôi sao nhỏ hơn khoảng cách từ Sao Thủy đến Mặt Trời.
- Tuổi hình thành của hệ thống này là dưới nửa tỷ năm.
- Vị trí chính xác xảy ra trong ranh giới của chòm sao Song Tử.
Khoảng cách rất gần với ngôi sao trung tâm quyết định mọi quy luật vật lý của môi trường. Quỹ đạo ngắn làm cho vật liệu đá tiếp xúc với gió sao tốc độ cao. Kích thước gần như giống hệt Trái đất khiến cho việc so sánh khối lượng và mật độ được thực hiện bởi máy tính của cơ quan vũ trụ trở nên dễ dàng hơn. Kích thước của Trái đất và nhiệt độ núi lửa khiến hành tinh này trở thành mục tiêu ưu tiên để lập bản đồ sâu.
Phương pháp chuyển tuyến tiết lộ chi tiết về hệ sao
Việc xác định thiên thể phụ thuộc vào việc áp dụng phương pháp di chuyển thiên văn. Kỹ thuật này bao gồm việc theo dõi ánh sáng phát ra từ một ngôi sao và ghi lại những thay đổi nhỏ về độ sáng. Sự giảm độ sáng xảy ra chính xác vào thời điểm một hành tinh đi qua phía trước đĩa sao. Các cảm biến trên vệ tinh TESS đã ghi lại những đường cong ánh sáng này trong nhiều tháng quan sát liên tục. Việc phân tích cần có sự quan tâm đặc biệt từ các nhà khoa học.
Ngôi sao chủ có đặc điểm tuổi trẻ và hoạt động từ tính cao. Ngôi sao thường xuyên có những đốm trên bề mặt có thể gây nhầm lẫn cho thiết bị phát hiện. Nhóm cần phát triển các bộ lọc cụ thể để loại bỏ nhiễu sao khỏi dữ liệu thô. Công việc xử lý đã xác nhận dấu hiệu của ngoại hành tinh với mức độ an toàn cao. Việc kiểm tra chéo thông tin với các tập tin từ các nhiệm vụ trước đó đã xác thực phát hiện này.
Việc xem xét kỹ lưỡng dữ liệu cho thấy kiến trúc hoàn chỉnh của hệ hành tinh. Các nhà thiên văn học xác nhận sự hiện diện của hai thế giới khác quay quanh cùng một ngôi sao. Các hành tinh lân cận không có điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt như HD 63433 d. Cấu hình đa dạng của hệ thống cung cấp cái nhìn tổng quan về sự hình thành của các thiên thể ở những khoảng cách khác nhau từ cùng một nguồn năng lượng.
Sự liên quan của khám phá đối với việc nghiên cứu sự tiến hóa không gian
Ngoại hành tinh này hoạt động như một phòng thí nghiệm tự nhiên để quan sát thiên văn. Các nhà nghiên cứu sử dụng môi trường khắc nghiệt để điều tra quá trình mất khí quyển trên các thế giới mới hình thành gần đây. Các hành tinh đá nằm gần các ngôi sao đang hoạt động phải chịu sự quét khí liên tục của gió sao. Việc theo dõi hiện tượng này giúp giải thích sự khác biệt giữa những quả địa cầu khô cằn và những thế giới có khả năng giữ lại một lớp không khí. Bức xạ tia cực tím đóng vai trò là tác nhân chính gây xói mòn.
Ngôi sao trung tâm của hệ thống có khối lượng và loại quang phổ tương tự Mặt trời. Tuổi của ngôi sao giảm dẫn đến lượng phát xạ tia X cao hơn nhiều so với mức được ghi nhận trong hệ mặt trời hiện tại của chúng ta. Sự bắn phá phóng xạ mạnh mẽ tạo hình bề mặt của HD 63433 d. Cộng đồng khoa học coi vật thể này là ví dụ gần nhất về một thế giới trên mặt đất trẻ từng được ghi lại trong các danh mục thiên văn học hiện đại.
Vị trí tương đối gần của chòm sao Song Tử giúp việc lên lịch cho các giai đoạn nghiên cứu mới trở nên dễ dàng hơn. Kính thiên văn thế hệ tiên tiến có khả năng kỹ thuật để nghiên cứu thành phần hóa học của hành tinh. Kính thiên văn James Webb dự kiến sẽ sớm hướng các gương của nó vào hệ thống. Các nhà thiên văn tìm cách xác minh sự tồn tại của bất kỳ dấu vết nào của bầu khí quyển còn sót lại hoặc xác nhận thành phần hoàn toàn là kim loại và đá của quả địa cầu tan chảy.