Vũ điệu của hành tinh chết báo hiệu sự sống

Một ngôi sao lùn trắng - tàn tích của sao vàng chết xoay vần và xé vụn hành tinh gần nó, làm dấy lên giả thiết có nhiều hành tinh tương tự Trái Đất đang chuyển động quanh sao lùn.

Vũ điệu của ngôi sao lùn trắng

Theo The Verge, cách chòm sao Xử nữ hơn 570 năm ánh sáng có một hành tinh đang vỡ vụn chuyển động quanh sao lùn trắng. Kẻ phá hủy hành tinh kia chính là sao lùn trắng. Nó rất đặc và lực hút lớn đến mức khiến đá vỡ vụn, tạo nên một đám mây bụi khổng lồ theo sau hành tinh.

Vũ điệu của ngôi sao chết tàu vũ trụ Kepler của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) phát hiện năm ngoái, và báo cáo trên tạp chí Nature ngày 21/10. Đây là phát hiện đầu tiên về hệ thống hành tinh này. Nó giúp khẳng định điều mà nhiều nhà khoa học đã nghi ngờ trong nhiều năm: hành tinh có thể di chuyển theo quỹ đạo quanh sao lùn trắng.

Sao lùn trắng xé vụn thiên thạch bay gần nó. (Ảnh: Mark Garlick).

Các chuyên gia ước tính ít nhất 15% sao lùn có hành tinh hay mảnh vụn quay xung quanh, nhưng chưa có ai quan sát được hành tinh nào đi qua những ngôi sao này trước đó.

"Đây là lần đầu tiên chúng tôi bắt gặp cảnh tượng này", Andrew Vanderburg tác giả chính của báo cáo kiêm nhà thiên văn học thuộc Trung tâm Vật lý học thiên thể Havard Smithsonian, cho biết.

Phát hiện này có thể thúc đẩy việc tìm kiếm các hành tinh nguyên vẹn chuyển động theo quỹ đạo quanh sao lùn trắng, giúp tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất. Một số nhà thiên văn học cho rằng các hành tinh giống Trái Đất có thể đang chuyển động quanh sao lùn trắng ở một khoảng cách vừa phải, với nhiệt độ lý tưởng để nước tồn tại và hình thành sự sống. Những hành tinh như vậy sẽ có kích thước giống với sao lùn mà nó quay quanh, nên có thể dễ dàng quan sát được. Chúng cũng sẽ che bớt một phần ánh sáng khi di chuyển qua sao lùn, giúp các nhà nghiên cứu dễ dàng định vị và tìm hiểu những gì có trên bề mặt chúng.

Hành tinh quay quanh sao lùn

Có lẽ bất kỳ hành tinh nào quay quanh sao lùn trắng trong vùng có thể tồn tại sự sống đã trải qua rất nhiều biến cố. Sao lùn trắng là tàn tích của một ngôi sao đã chết. Một ngôi sao khi sử dụng hết nhiên liệu nguyên tử vốn có sẽ trở thành sao khổng lồ đỏ với kích cỡ tăng gấp 100 lần so với kích cỡ ban đầu. Bất kỳ hành tinh nào ở gần sẽ bị nó nuốt chửng. Điều này có thể xảy ra với Trái Đất khi Mặt trời chết đi vào 5 tỷ năm nữa.

Sao lùn trắng Sirius B. (Ảnh: NASA).

Cuối cùng, ngôi sao khổng lồ đỏ này sẽ co lại và rũ bỏ các lớp bên ngoài, trở nên nhỏ và đặc hơn. Sao lùn, tàn tích của lõi trong của ngôi sao ban đầu, được hình thành. Sao lùn có thể mờ hơn nhưng vẫn sinh ra lượng nhiệt rất lớn. Vài tỷ năm sau, nó bắt đầu nguội và đạt đến nhiệt độ bề mặt như của Mặt trời.

Có khả năng là bất kỳ hành tinh nào bên ngoài hệ Mặt Trời đã từng quay quanh một ngôi sao vẫn tồn tại sau khi ngôi sao đó biến thành sao lùn trắng. Tuy nhiên, sự thay đổi lớn về khối lượng của ngôi sao có thể khiến hành tinh này đi chệch quỹ đạo một chút.

"Khối lượng của ngôi sao quyết định quỹ đạo của hành tinh", Vanderburg nói. "Khi khối lượng ngôi sao thay đổi, quỹ đạo cũng thay đổi theo". Theo Vanderburg, điều này có thể khiến một số hành tinh va vào nhau, và một trong số chúng có thể "đá" một hành tinh khác bắn vào quỹ đạo gần sao lùn hơn. Về mặt lý thuyết, điều này giải thích nhờ đâu mà một hành tinh trở nên có sự sống.

Dù đó là một quá trình đặc biệt được báo trước, nhưng nó có thể giúp lý giải sự hình thành của hệ thống sao lùn trắng mà Vanderburg phát hiện ra.

Vũ trụ đang suy tàn

Sao lùn trắng có tên gọi WD 1145+017 này do tàu thiên văn vũ trụ Kepler của NASA phát hiện ra. Nó nằm trong sứ mệnh của con tàu mang tên K2. Vì sứ mệnh này mà tàu Kepler phải liên tục quan sát một vùng trời trong vòng 80 ngày. Trong khoảng thời gian từ tháng 7 đến đầu tháng 9 năm ngoái, Kepler bắt được tín hiệu đáng chú ý về sao lùn WD 1145+017, thu hút sự quan tâm của Vanderburg. Ngôi sao mờ đi một chút, báo hiệu có cái gì đó sắp đi qua nó.

Vanderburg và đồng nghiệp bắt đầu theo dõi ngôi sao bằng kính thiên văn dưới mặt đất để xem liệu họ có thể khẳng định chắc chắn rằng một cái gì đó sắp dịch chuyển qua nó hay không. Ngôi sao mờ đi theo từng chu kỳ, chứng tỏ phán đoán này là đúng. Tuy nhiên, các chu kỳ này không giống nhau. Có lúc, thời gian ngôi sao mờ đi lâu hơn dự kiến và khoảng cách giữa các chu kỳ là khác nhau. Thông thường, khi một hành tinh đi qua một ngôi sao, nó sẽ làm ngôi sao mờ đi theo một chu kỳ có thể đoán trước được vì quỹ đạo của hành tinh có tính đối xứng và ổn định.

Vì vậy, các nhà nghiên cứu cho rằng ngôi sao lùn này bị mờ đi bởi đuôi bụi của sao chổi tách ra từ một hành tinh nhỏ hơn đang vỡ vụn. Theo họ, hành tinh này bị "đá" vào quá gần sao lùn trắng WD 1145+017, khiến nó bị lực hút của ngôi sao này làm cho vỡ vụn. Những mảnh vụn tạo thành đám mây bụi khổng lồ che khuất ánh sáng của sao lùn theo từng chu kỳ.

"Đám mây bụi có kích cỡ lớn hơn rất nhiều so với lõi hành tinh, và vật lớn thì dễ nhìn ra hơn là vật nhỏ", Vanderburg nói.

Ảnh minh họa hành tinh bị ô nhiễm (phải) quay quanh sao lùn trắng. (Ảnh: Christine Pulliam/Harvard).

Sự sống ngoài Trái Đất

Nếu thực sự tồn tại sự sống xung quanh sao lùn trắng, thì việc tìm kiếm sự sống ở đây sẽ dễ dàng hơn rất nhiều so với ở các hành tinh khác. Kể từ khi các nhà khoa học phát hiện sao lùn trắng 1145+017 xé vụn một hành tinh gần nó, thì cơ hội sự sống tồn tại trên hành tinh này là không còn. Tuy nhiên, nếu hành này di chuyển trên một quỹ đạo xa sao lùn hơn một chút thì sự sống có lẽ đã tồn tại.

"Hành tinh này quá gần sao lùn", Avi Loeb, giáo sư thiên văn học ở Havard, nói. "Nếu bạn ở gần sao lùn gấp hai lần so với vùng có khả năng tồn tại sự sống, bạn có nguy cơ bị vỡ vụn bởi lực hút của nó".

Loeb cho rằng nếu một hành tinh nằm trong vùng có khả năng tồn tại sự sống quanh sao lùn, chúng ta có thể dễ dàng nghiên cứu và tìm hiểu về nó. Các nhà thiên văn có thể nghiên cứu ánh sáng chiếu qua bầu khí quyển của hành tinh, và xem trong đó có những khí gì, khi hành tinh này đi qua sao lùn. Điều này gần như là không thể đối với các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời quay quanh một ngôi sao đặc thù, vì chúng sẽ bị át đi bởi độ sáng của ngôi sao.

Nghiên cứu khí quyển của hành tinh có thể cho ta biết nhiều điều về thành phần của vũ trụ. Trong một số bài viết của mình, Loeb cho rằng một số khí trong khí quyển của hành tinh có thể báo hiệu sự tồn tại của sự sống.

"Lượng oxy trong khí quyển Trái Đất, nếu như không có sự sống, sẽ giảm đi trong khoảng một triệu năm nữa", Loeb nói. "Chúng ta có oxy trong khí quyển chủ yếu là vì chúng ta có sự sống". Loeb cho rằng các khí như metan hay oxy do các chất hữu cơ sinh ra có thể là dấu hiệu của sự sống tồn tại trên hành tinh ngoài hệ Mặt Trời ở một thời điểm nào đó.

Loeb cũng cho rằng chúng ta có thể tìm thấy sinh vật có trí tuệ trên hành tinh ngoài hệ Mặt Trời bằng việc tìm kiếm các chất thải hóa học trong khí quyển. Có thể các sinh vật thuộc nền văn minh nào đó ngoài vũ trụ đã bơm khí nhân tạo vào không khí. Nhưng để tìm được các khí này, mức độ ô nhiễm phải lớn gấp 10-100 lần mức ô nhiễm không khí trên Trái Đất.

"Bạn có thể cho rằng nếu họ gây ô nhiễm nhiều đến vậy nghĩa là họ không thông minh", Loeb nói. Nhưng theo ông, có lẽ vì hành tinh của họ xa sao lùn, nên họ phải tạo ra lớp ô nhiễm dày đặc để làm nó ấm lên và tạo ra điều kiện sống tốt hơn.

Hiện giờ những điều này mới chỉ là giả thuyết, vì chưa ai có cơ hội nghiên cứu hành tinh nào ngoài hệ Mặt Trời quay quanh sao lùn. Nhưng Loeb và Vanderburg hy vọng rằng phát hiện vũ trụ đang suy tàn có thể kích thích những người khác nghiên cứu thêm về sao lùn trắng và các hành tinh quay quanh nó.

• Một sao lùn trắng sẽ phát nổ trong vài triệu năm tới
• Sao lùn trắng xé nát một hành tinh