Một hành tinh ngoài hệ Mặt Trời vừa được phát hiện có thể giúp giải thích vì sao có rất ít hành tinh có kích thước gấp đôi Trái Đất. Siêu Trái Đất này được tìm thấy nhờ sự kết hợp giữa tàu vũ trụ TESS của NASA và thiết bị đo ESPRESSO trên kính thiên văn VLT ở Chile.
José Rodrigues, trưởng nhóm nghiên cứu tại Viện Thiên văn học Porto, cho biết: "Đây là một phát hiện nhỏ trong danh sách các hành tinh đã biết, nhưng lại có ý nghĩa lớn trong việc hiểu rõ quá trình hình thành và tiến hóa của các hành tinh. Chúng ta cần thêm nhiều dữ liệu để biến giả thuyết thành chứng cứ khoa học."
Hành tinh TOI-512b, cách Trái Đất 218 năm ánh sáng, lần đầu tiên được TESS phát hiện vào năm 2020. Khi đi qua trước ngôi sao chủ, TOI-512b làm giảm độ sáng của sao, giúp các nhà thiên văn xác định bán kính của nó gấp 1,54 lần Trái Đất. Để xác nhận đây là một hành tinh thực sự, thiết bị ESPRESSO đã đo vận tốc ngôi sao và phát hiện TOI-512b có khối lượng gấp 3,57 lần Trái Đất, đủ để tác động hấp dẫn lên sao chủ.
Dựa trên những số liệu này, các nhà thiên văn tính toán được mật độ của TOI-512b là 5,62 gam/cm³, cao hơn một chút so với Trái Đất (5,52 gam/cm³), cho thấy hành tinh này có thể là một hành tinh đá vững chắc. Tuy nhiên, với kích thước và khối lượng lớn hơn, câu chuyện về TOI-512b còn phức tạp hơn nhiều.
OI-512b quay quanh ngôi sao chủ cứ mỗi 7,1 ngày một lần, ở khoảng cách cực kỳ gần – chỉ 9,86 triệu km. Vì vậy, hành tinh này vô cùng nóng, nhận lượng nhiệt cao gấp 112 lần so với Trái Đất từ Mặt Trời, khiến nó không thể nằm trong vùng có thể hỗ trợ sự sống.
Ngoài ra, kích thước của TOI-512b cũng đặt nó vào khu vực được gọi là "sa mạc Neptune nóng" – vùng không gian rất hiếm hành tinh có bán kính từ 1,8 đến 2,4 lần Trái Đất.
Một giả thuyết cho rằng các hành tinh có kích thước như Neptune khi tiến gần sao chủ sẽ bị bức xạ mạnh từ sao thổi bay bầu khí quyển, khiến chúng co lại và trở nên nhỏ hơn.
Một giả thuyết khác, gọi là "mất mát khối lượng do năng lượng lõi", cho rằng nhiệt lượng còn sót lại từ quá trình hình thành hành tinh thoát ra từ lõi, làm cho lớp khí bao quanh hành tinh dần tan biến.
Dựa trên mật độ, khối lượng và thể tích của TOI-512b, nhóm nghiên cứu của Rodrigues đã mô phỏng cấu trúc bên trong hành tinh. Họ phát hiện rằng TOI-512b có lõi chiếm 13% khối lượng, lớp phủ chiếm 69%, lớp nước chiếm đến 16%, và phần còn lại là lớp khí đã cạn kiệt. So với Trái Đất, lượng nước trên TOI-512b lớn hơn rất nhiều, trong khi nước chỉ chiếm 0,02% khối lượng Trái Đất.
Nhóm nghiên cứu cho rằng mất mát khối lượng do năng lượng lõi là lý thuyết hợp lý nhất để giải thích sự tồn tại của TOI-512b, đặc biệt là với tuổi của hành tinh này là khoảng 8,2 tỷ năm. Đây là một quá trình có thể kéo dài hàng tỷ năm và khiến TOI-512b mất đi khí quyển của mình, trở thành hành tinh đá như hiện tại.
Mặc dù vậy, không phải tất cả các hành tinh trong "sa mạc Neptune nóng" đều mất khí quyển theo cách này. Một số hành tinh có thể mất lớp khí của mình do sự kết hợp của bức xạ sao và mất mát khối lượng từ lõi, tùy vào mỗi hành tinh và sao của nó. Như Rodrigues đã nhấn mạnh, các nhà thiên văn học cần rất nhiều ví dụ hơn nữa để rút ra kết luận khoa học vững chắc.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng đã loại trừ một hành tinh khác do TESS gợi ý, nhưng có thể quá xa và khó để Kính Thiên Vệ James Webb thực hiện nghiên cứu quang phổ qua chuyển tiếp. Thay vào đó, nhóm nghiên cứu đề xuất công cụ quang phổ ANDES trên Kính Thiên Vệ Siêu Lớn 39 mét tại Đài Quan Sát Nam Cực của Châu Âu có thể mang lại kết quả khả quan hơn.
Keith Cooper là cộng tác viên của Space.com. Bài viết được đăng trên Space.com vào ngày 31/03/2025.
Space.com là một trang web chuyên cung cấp thông tin về vũ trụ, thiên văn học, khám phá không gian và các tiến bộ trong khoa học và công nghệ không gian. Trang web này mang đến những tin tức, bài viết và phân tích dễ hiểu về các chủ đề liên quan đến không gian, từ các sự kiện thiên văn đến các nhiệm vụ vũ trụ mới.
Biên dịch: Thu Hoài
