Lần đầu tiên, ngành thiên văn học phát hiện ra một hành tinh có nửa bán cầu chìm trong bóng tối vĩnh cửu

Thử tưởng tượng trường hợp chuyện này xảy ra với Trái đất, thì người Mỹ sẽ phải tới Việt Nam chỉ để ngắm được Mặt trời.

Trong báo cáo mới được đăng tải trên The Astrophysical Journal, các nhà khoa học cung cấp bằng chứng rõ ràng nhất từ trước tới nay về khả năng một hành tinh có hai bán cầu chìm trong ánh sáng/bóng tối vĩnh cửu.

Hiện tượng này được các chuyên gia đặt tên là “tidal synchronization”, tạm dịch là “đồng bộ thủy triều” hay “1:1 tidal locking”, tạm dịch là “khóa thủy triều tỷ lệ 1:1”. Theo nhận định của các nhà thiên văn học, rất nhiều ngoại hành tinh (hành tinh ngoài Hệ Mặt trời) cũng bị “mắc kẹt” như vậy, trong số đó gồm nhiều hành tinh được cho là có thể hỗ trợ sự sống.

“Thứ vốn vẫn là giả thuyết nay trở nên thực tế hơn bao giờ hết. Hóa ra đây là ngoại hình của những hành tinh dạng này”, Nicolas Cowan, đồng tác giả nghiên cứu, một nhà thiên văn học đang công tác tại Đại học McGill, Canada, nhận định.

Hình minh họa nửa chìm trong bóng tối của hành tinh LHS 3844b - (Ảnh: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt)

Hai mặt của một hành tinh

Khi một hành tinh quay rất gần ngôi sao trung tâm hệ, nửa gần sao của hành tinh sẽ chịu mức lực hấp dẫn lớn hơn nhiều so với nửa còn lại. Theo thời gian, sự mất cân bằng sẽ khiến tốc độ quay quanh trục của hành tinh đó chậm lại cho tới khi quỹ đạo của nó được đồng bộ hóa toàn phần. Giới khoa học còn một cái tên nữa dùng để chỉ thứ lực sinh ra hiện tượng này, là “tidal force - lực thủy triều”.

Khi hiện tượng đồng bộ hóa xảy ra, thời gian để một hành tinh hoàn thiện một vòng quay quanh trục sẽ bằng với thời gian hoàn thành quỹ đạo quanh ngôi sao trung tâm. Thực tế, các nhà khoa học cho rằng Mặt trăng của chúng ta đang chịu ảnh hưởng từ lực thủy triều do Trái đất tạo nên, vì thế nửa kia của Mặt trăng không bao giờ hướng về phía Trái đất.

Đại đa số chúng ta chưa một lần nhìn thấy "lưng" của Mặt trăng - (Ảnh: Shutterstock).

Còn trong danh sách dài các ngoại hành tinh, rất nhiều trong số đó nằm gần ngôi sao trung tâm đến mức, các nhà khoa học cho rằng chúng đang bị khóa thủy triều. Tuy nhiên cho đến nay, chúng ta vẫn chưa có bằng chứng chứng minh điều đó. Các thiết bị hiện đại có thể dễ dàng quan sát hoạt động quay quanh sao của hành tinh, nhưng hoạt động quay quanh trục thì khó quan sát hơn nhiều, nhất là khi bầu khí quyển có thể che mất bề mặt các hành tinh.

Để tìm bằng chứng về hiện tượng khóa thủy triều, các nhà nghiên cứu hướng ánh mắt về những hành tinh nằm rất gần ngôi sao trung tâm của mình. Một trong những nỗ lực như thế tới vào năm 2019, khi Kính viễn vọng Không gian Spitzer chĩa về phía LHS 3844b - một siêu Trái đất quay quanh ngôi sao lùn đỏ LHS 3844 nằm cách chúng ta 48,5 năm ánh sáng.

Nhà nghiên cứu Cowan và các đồng tác giả nhận ra rằng họ có thể xác định được nhiệt độ bề mặt hướng về Trái đất của LHS 3844b, bởi lẽ ngoại hành tinh này không có khí quyển.

Những hành tinh không bị khóa triều sẽ nóng lên do xung đột giữa khả năng tự quay quanh trục của nó với lực thủy triều sinh ra từ ngôi sao trung tâm. Nhóm nghiên cứu nhận thấy bề mặt LHS 3844b khá nguội, thỏa mãn một trong những dấu hiệu nhận biết một hành tinh bị khóa triều.

Bằng chứng thuyết phục nhất cho đến nay

“Đây là bằng chứng rõ ràng nhất mà chúng ta có thể lấy được, dựa trên những thông tin hiện có và những thiết bị đang sở hữu”, Emily Rauscher, một nhà lý thuyết về vật lý thiên văn công tác tại Đại học Michigan, nói.

Lại có một nhà nghiên cứu khác bất đồng trong khẳng định LHS 3844b không có khí quyển. Cô Emily Whittaker trích dẫn báo cáo khoa học do chính mình đồng xuất bản năm 2022, chỉ ra rằng LHS 3844b sở hữu một lớp khí quyển rất mỏng. Tuy nhiên, cô Whittaker đồng tình rằng bằng chứng do Cowan và các cộng sự đưa ra mang tính thuyết phục cao về khả năng LHS 3844b bị khóa thủy triều.

Hành tinh LHS 3844b, biệt danh Kua'kua và ngôi sao LHS 3844 - (Ảnh: Space Telescope Science Institute).

Theo nhận định của nhà nghiên cứu Cowan, những dữ liệu tương lai từ Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) sẽ sớm cung cấp thêm bằng chứng cho thấy LHS 3844b có một nửa bán cầu chìm trong bóng tối. Vốn dĩ, JWST cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu sự quay quanh trục của một hành tinh.

Còn với câu hỏi liệu LHS 3844b có thể hỗ trợ sự sống, nhà nghiên cứu Cowan không thể đưa ra nhận định. Theo ông, những hành tinh dạng này “không có thủy triều, không có mùa, không có chu trình tuần hoàn ngày-đêm”, nên không rõ liệu nó có thể hỗ trợ khả năng tiến hóa cho “sự sống đa dạng và phức tạp” như của Trái đất.