Phát hiện cho thấy Trái đất có thể trốn thoát sau khi Mặt trời hóa thành sao khổng lồ đỏ

Hành tinh đó có khối lượng khoảng 1,9 lần khối lượng Trái đất, quay quanh ngôi sao chủ của nó ở khoảng cách gấp đôi khoảng cách Trái đất so với Mặt trời… Chỉ có điều, ngôi sao chủ đó là một sao lùn trắng. Điều đó có nghĩa là bất kỳ sự sống nào có thể đã từng tồn tại trên ngoại hành tinh này có thể đã bị xóa sổ trước hoặc trong giai đoạn ngôi sao chủ biến thành sao khổng lồ đỏ. Tại sao họ lại phát hiện ra ngoại hành tinh kỳ lạ này?

Dùng sao để tính toán sao

Công trình do nhà thiên văn học Keming Zhang của Đại học California khởi xướng, cho thấy tiềm năng của cách phát hiện này. Đó là phương pháp được gọi là thấu kính vi mô - để xác định vị trí của các hành tinh giống Trái đất khó tìm thấy ở những nơi khác trong thiên hà.

Hệ thống này được phát hiện do sự bất thường của lực hấp dẫn và vị trí của các vật thể trong không gian được gọi là thấu kính vi mô. Hệ thống sao lùn trắng cách xa khoảng 4.200 năm ánh sáng. Ta lại có một ngôi sao rất lớn, sáng khác cách xa khoảng 26.100 năm ánh sáng, xếp thành một hàng dọc theo cùng một đường ngắm từ Trái đất.

Khi ánh sáng từ ngôi sao xa hơn đi qua sao lùn trắng, đường đi của nó bị uốn cong bởi trường hấp dẫn, tạo ra hiệu ứng phóng đại. Thấu kính của sao lùn trắng gần như hoàn toàn thẳng hàng với ngôi sao nguồn nền trong sự kiện này, khiến nó được phóng đại lên hơn 1.000 lần".

Zhang giải thích: "Đối với các sự kiện thấu kính vi mô có độ phóng đại cực cao hiếm gặp này, một vật thể đồng hành nhỏ như một hành tinh có thể ảnh hưởng đáng kể đến mô hình phóng đại, cho phép chúng tôi suy ra chính xác khối lượng và khoảng cách quỹ đạo".

Điều này cho phép các nhà nghiên cứu không chỉ xác định khối lượng và khoảng cách quỹ đạo của ngoại hành tinh giống Trái đất, mà còn xác định sự hiện diện của một sao lùn nâu quay quanh sao lùn trắng, một vật thể có khối lượng gấp khoảng 30 lần sao Mộc.

Sao lùn nâu là một vật thể kỳ lạ ở khoảng giữa sao và hành tinh. Nó quá lớn đối với một hành tinh, nhưng lại quá nhỏ đối với một ngôi sao - chỉ đủ lớn để hợp nhất deuterium (đồng vị 2 của Hydro) trong lõi của nó, nhưng không đủ lớn để hợp nhất hydro tạo nên một ngôi sao.

Sao lùn trắng có khối lượng bằng khoảng một nửa khối lượng của Mặt trời, cho thấy khối lượng ban đầu của nó khá gần với Mặt trời trước khi nó tan rã hoàn toàn. Và khoảng cách quỹ đạo hiện tại giữa ngoại hành tinh và sao lùn trắng cho thấy nó từng ở cùng khoảng cách với Trái đất từ ​​Mặt trời, trước khi bị đẩy ra xa hơn khi ngôi sao chết.

Một khám phá thú vị

Nhưng dù sao thì khám phá này cũng rất thú vị: giống như việc được nhìn thoáng qua tương lai của Hệ Mặt Trời và số phận của Trái đất sau khi Mặt trời sụp đổ và hoàn thành quá trình tiến hóa thành sao lùn trắng.

Sao lùn trắng là những ngôi sao như Mặt Trời biến thành khi chúng hết vòng đời. Khi cạn nhiên liệu hydro để tổng hợp nhiệt hạch trong lõi, chúng trở nên mất kiểm soát giữa lực đẩy từ phản ứng trong lõi và lực ép từ lực hấp dẫn phía ngoài. Hệ quả là nó phồng lên đến kích thước khổng lồ. Đó là giai đoạn sao khổng lồ đỏ.

Cuối cùng, ngôi sao sẽ đẩy hoàn toàn vật liệu bên ngoài của nó ra và lõi sẽ sụp đổ dưới lực hấp dẫn để tạo thành một vật thể đậm đặc. Ánh sáng rực rỡ của nó khi không được tạo ra bởi phản ứng tổng hợp hạt nhân, mà là nhiệt lượng còn lại của nó sau quá trình sụp đổ. Lõi nóng đó là sao lùn trắng, và sẽ mất hàng nghìn tỉ năm để nguội đến mức hoàn toàn tối tăm.

Giai đoạn sao khổng lồ đỏ xảy ra khá nhiều chuyện khó tin. Bầu khí quyển bên ngoài của ngôi sao có thể mở rộng gấp hàng trăm lần kích thước ban đầu của nó. Từ đó có thể đưa ra dự đoán về tương lai của Mặt trời sau khoảng 5 tỉ năm nữa. Trong giai đoạn biến thành sao khổng lồ đỏ, người ta dự đoán rằng Mặt trời có thể phồng lớn đến tận quỹ đạo của sao Hỏa, nhấn chìm sao Thủy, sao Kim và Trái đất trong quá trình này.

Chúng ta không biết khám phá về ngoại hành tinh kể trên sẽ có ý nghĩa gì đối với hành tinh của chúng ta. Sự hủy diệt của nó là có thể. Thế nhưng, khám phá mới này về ngoại hành tinh giống Trái đất quay quanh một sao lùn trắng cho thấy rằng vẫn có khả năng sống sót qua thời kỳ sao chủ lạm phát.

Chúng ta và Trái đất đều có thể thoát hiểm

Zhang phân tích: "Quỹ đạo hiện tại của hành tinh là 2,1 đơn vị thiên văn (1 đơn vị thiên văn bằng khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời), chính xác là nơi bạn mong đợi tìm thấy hành tinh Trái đất sau khi Mặt trời trở thành sao lùn trắng.

Các mô hình hiện không thống nhất về việc Trái đất có thể tránh được việc bị Mặt trời phồng lên nhấn chìm hay không vì chúng ta không biết chính xác tốc độ mất khối lượng của Mặt trời khi trở thành sao khổng lồ đỏ. Do đó, khám phá của chúng tôi cho thấy một số dự đoán trước đây cho rằng Trái đất không thể tồn tại, có thể quá bi quan. Vào ngày Mặt trời hấp hối, Trái đất vẫn có thể thoát khỏi việc bị nhấn chìm trong gang tấc, tương tự như hệ thống trên sao lùn trắng mà chúng vừa khám phá ra".

Sự sống trên Trái đất vào thời điểm Mặt trời chuyển sang giai đoạn sao khổng lồ đỏ có thể đã biến mất từ ​​lâu hoặc sẽ khác biệt rất lớn. Mặt trời ngày càng nóng hơn và sáng hơn theo thời gian, chỉ có điều không đủ để chúng ta nhận thấy điều đó trong đời người. Nhưng trong khoảng một tỉ năm nữa, Mặt trời sẽ nóng đến mức tất cả nước trên Trái đất sẽ bốc hơi. Thế giới còn lại trên Trái đất sẽ vô cùng khắc nghiệt đối với sự sống.

Nhưng có lẽ đến lúc đó, chúng ta sẽ tìm ra cách để tạo ra sự sống ở nơi khác. Zhang gợi ý: "Khi Mặt trời trở thành sao khổng lồ đỏ, vùng có thể sinh sống sẽ di chuyển đến quỹ đạo quanh sao Mộc và sao Thổ, và nhiều vệ tinh của 2 hành tinh này sẽ trở thành thân thiện hơn với sự sống. Tôi nghĩ, trong trường hợp đó, loài người có thể di cư ra ngoài đó".