Ba thập niên sau khi hành tinh ngoài Hệ mặt trời đầu tiên được phát hiện, các nhà khoa học đã phát hiện hơn 7.000 ngoại hành tinh như vậy trong dải Ngân Hà của chúng ta và còn hàng tỉ tỉ ngoại hành tinh khác vẫn chưa được khám phá. Sau sự chú ý ban đầu tập trung vào việc phát hiện, các nhà nghiên cứu hiện đang chuyển sang nghiên cứu những đặc điểm của các hành tinh ngoài Hệ mặt trời để đánh giá khả năng dung dưỡng sự sống.

HD 20794 d nổi bật nhờ vào quỹ đạo hình elip khá dẹt của nó. Quỹ đạo như vậy khiến nó di chuyển vào và ra khu vực có thể dung dưỡng sự sống của ngôi sao chủ. Một quỹ đạo như vậy mang đến cơ hội độc đáo để nghiên cứu cách các điều kiện trên hành tinh thay đổi và liệu các môi trường có khả năng duy trì sự sống có thể xuất hiện trong những điều kiện động như vậy hay không.

Phát hiện này là kết quả của 20 năm quan sát sử dụng một số kính viễn vọng tiên tiến nhất trên thế giới. Các phát hiện đã được công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysics, đánh dấu một bước quan trọng trong việc hiểu biết về khả năng sinh sống của các ngoại hành tinh.

Tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất

"Chúng ta có một mình trong Vũ trụ không?" Trong hàng nghìn năm, câu hỏi liệu chúng ta có một mình trong vũ trụ hay không chỉ là vấn đề triết học. Chỉ gần đây khoa học hiện đại mới bắt đầu đưa ra các giả thuyết cụ thể và chứng cứ để giải quyết câu hỏi này. Các tiến bộ đã diễn ra đều đặn nhưng chậm rãi, với mỗi phát hiện mới — dù là lý thuyết hay quan sát — mở rộng ranh giới hiểu biết của chúng ta.

Một bước đột phá lớn đến vào năm 1995 khi các nhà thiên văn học Michel Mayor và Didier Queloz phát hiện ra hành tinh đầu tiên quay quanh một ngôi sao ngoài Mặt Trời. Công trình tiên phong mà hai người thực hiện tại Đại học Geneva (UNIGE), đã giúp họ giành giải Nobel Vật lý năm 2019.

Gần ba mươi năm sau, lĩnh vực này đã tiến bộ đáng kể. Các nhà thiên văn học hiện nay đã phát hiện hơn 7.000 hành tinh ngoài Hệ mặt trời. Quan điểm khoa học hiện nay cho rằng gần như mỗi ngôi sao trong dải Ngân Hà đều có hệ hành tinh riêng. Sự chú ý hiện nay không còn tìm kiếm ngoại hành tinh mới mà đã chuyển sang nghiên cứu các hành tinh dễ xác định đặc điểm hơn hoặc có những tính năng liên quan đến khả năng dung dưỡng sinh sống. Một trong những hành tinh như vậy là HD 20794 d, một siêu Trái Đất mới được phát hiện, được phát hiện bởi một đội nghiên cứu gồm các nhà nghiên cứu từ Khoa Thiên văn học của UNIGE.

Một 'siêu Trái đất' đầy hứa hẹn

Ngoại hành tinh đầy hứa hẹn này là một siêu Trái Đất, một hành tinh đất lớn hơn Trái Đất. Nó là một phần của một hệ hành tinh chứa hai hành tinh khác. Nó quay quanh một ngôi sao loại G, giống như Mặt Trời, ở khoảng cách chỉ 19,7 năm ánh sáng. Theo thang đo của Vũ trụ, khoảng cách này rất gần Trái Đất. "Sự gần gũi" này giúp việc nghiên cứu trở nên dễ dàng hơn, vì các tín hiệu ánh sáng của nó rõ ràng và mạnh mẽ hơn.

Giảng viên cao cấp và nhà nghiên cứu tại Khoa Thiên văn học của UNIGE Xavier Dumusque là đồng tác giả của nghiên cứu giải thích: "HD 20794, ngôi sao mà HD 20794 d quay quanh, không phải là một ngôi sao bình thường. Độ sáng và khoảng cách của HD 20794 làm cho nó trở thành một ứng cử viên lý tưởng cho các kính viễn vọng tương lai, với sứ mệnh quan sát trực tiếp bầu khí quyển của các hành tinh ngoài hệ mặt trời".

Sự quan tâm đến hành tinh HD 20794 d còn do nó nằm ở vị trí trong khu vực có thể dung dưỡng sự sống của sao chủ, khu vực mà nước có thể tồn tại ở thể lỏng. Theo các nhà khoa học, nước ở thể lỏng là một trong những điều kiện cần thiết cho sự phát triển của sự sống như chúng ta biết. Khu vực này phụ thuộc vào một số yếu tố, chủ yếu là các đặc tính của ngôi sao. Đối với các ngôi sao như Mặt Trời hoặc HD 20794, khu vực có thể sinh sống có thể kéo dài từ 0,7 đến 1,5 đơn vị thiên văn (AU). Đối chiếu ở Hệ mặt trời, khu vực này bao gồm không chỉ quỹ đạo của Trái Đất mà còn cả quỹ đạo của sao Hỏa và sao Kim. Hành tinh HD 20794 d mất 647 ngày để quay quanh ngôi sao của nó, chỉ ít hơn bốn mươi ngày so với 1 năm của Hỏa.

Quỹ đạo hình elip đặc biệt

Thay vì theo một quỹ đạo gần như tròn, giống như Trái Đất hay sao Hỏa, HD 20794 d quay quanh sao chủ theo một quỹ đạo hình elip dẹt. Tức là có những thay đổi lớn về khoảng cách của HD 20794 d đến sao chủ HD 20794 trong suốt vòng quay. Quỹ đạo hành tinh này dao động giữa rìa trong của khu vực có thể sinh sống (0,75 AU) và ngoài khu vực đó (2 AU). Cấu hình này đặc biệt thu hút sự quan tâm của các nhà thiên văn học vì nó cho phép họ điều chỉnh các lý thuyết mô phỏng và kiểm tra sự hiểu biết của họ về khái niệm khả năng dung dưỡng sự sống của một hành tinh. Nếu có nước trên HD 20794 d, nó sẽ chuyển từ trạng thái băng sang trạng thái lỏng trong suốt vòng quay của hành tinh quanh ngôi sao. Điều này được xem là thuận lợi cho sự xuất hiện của sự sống

Việc phát hiện siêu Trái Đất này không phải là điều dễ dàng và quá trình này là một chuỗi các bước lặp đi lặp lại. Đội nghiên cứu đã phân tích dữ liệu hơn hai mươi năm từ các công cụ hiện đại như ESPRESSO và. Đối với công cụ HARPS, các nhà khoa học đã có thể dựa vào YARARA, một thuật toán xử lý dữ liệu mới được phát triển tại UNIGE. Trong nhiều năm, tín hiệu các ngoại hành tinh đã bị nhiễu tín hiệu che khuất, khiến việc xác định xem có hành tinh hay không trở nên khó khăn. Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Oxford, Michael Cretignier và là đồng tác giả của nghiên cứu giải thích: "Chúng tôi đã phân tích dữ liệu trong nhiều năm, cẩn thận loại bỏ các nguồn nhiễu”.

Một biên giới mới trong hành trình tìm kiếm sự sống

Việc phát hiện HD 20794 d cung cấp cho các nhà khoa học một phòng thí nghiệm thú vị để mô phỏng và thử nghiệm các giả thuyết mới trong việc tìm kiếm sự sống ngoài Vũ trụ. Sự gần gũi của hệ hành tinh này với ngôi sao chủ khá sáng cũng khiến nó trở thành một mục tiêu hàng đầu cho các công cụ thế hệ tiếp theo, như quang phổ kế ANDES của Kính viễn vọng cực lớn (ELT) của ESO.

Việc biết liệu ngoại hành tinh này có sự sống hay không vẫn sẽ yêu cầu một số cột mốc khoa học và một phương pháp nghiên cứu xuyên ngành. Các điều kiện cho khả năng sinh sống của nó hiện đang được nghiên cứu tại Trung tâm Sự Sống trong Vũ trụ (CVU) thuộc Khoa Khoa học của UNIGE.

Anh Tú