Phát hiện ngoại hành tinh kỳ lạ, chỉ to bằng Sao Hải Vương nhưng mật độ vật chất lại dày đặc hơn cả thép

Các nhà thiên văn học đã vô cùng ngạc nhiên khi họ phóng tầm nhìn của mình ra 545 năm ánh sáng và phát hiện ra một ngoại hành tinh vô cùng đặc biệt.

Đó là TOI-1853b, ngoại hành tinh có bán kính gấp 3,46 lần bán kính Trái Đất; Sao Hải Vương có bán kính Trái Đất là 3,88 . Nhưng những điểm tương đồng gần như kết thúc ở đó.

Ngoại hành tinh này quay quanh ngôi sao chủ của nó, một sao lùn màu cam có kích thước khoảng 80% Mặt Trời, cứ sau 1,24 ngày Trái Đất. Mặc dù bán kính của nó không lớn nhưng khối lượng của nó thực sự đáng kinh ngạc: gấp 73,2 lần khối lượng Trái Đất. Sao Hải Vương chỉ có khối lượng bằng 17,15 Trái Đất .

Với kích thước và khối lượng đó, nhóm các nhà khoa học đã tính toán rằng TOI-1853b có mật độ 9,7 gam/cm3. Trong khi đó, Sao Hải Vương có mật độ trung bình 1,64 gram trên mỗi cm khối còn Trái Đất của chúng ta chỉ là 5,15 gram trên mỗi cm khối. Sắt có mật độ 7,87 gram trên mỗi cm khối và mật độ của thép cũng tương tự.

Mật độ của TOI-1853b cho chúng ta biết là thành phần của nó phải có nhiều vật liệu đậm đặc hơn và không có nhiều bầu khí quyển.

Để phân loại các ngoại hành tinh hoặc các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác ngoài Mặt Trời, các nhà thiên văn học dựa vào các mô tả Hệ Mặt Trời. Sau khi nhận thấy một vật thể thú vị, có kích thước gần bằng Sao Hải Vương và ở gần một ngôi sao lùn, họ đã tìm kiếm thêm thông tin chi tiết về nó từ nhiều loại kính thiên văn trên mặt đất và trong không gian. Sau khi xác nhận những gì họ nhìn thấy thực sự là một hành tinh chứ không phải một ngôi sao, họ chỉ còn lại một câu đố cần giải đáp đó là điều gì đã khiến một hành tinh đặc biệt như vậy được sinh ra.

Lời giải thích tốt nhất cho những đặc điểm kỳ lạ của nó là một vụ va chạm kinh hoàng. Công trình nghiên cứu mới này đã được công bố trên tạp chí Nature.

Cho đến nay, hơn 5.500 ngoại hành tinh đã được phát hiện và từ đó, các nhà thiên văn học biết rằng các ngoại hành tinh có nhiều kích cỡ và thành phần khác nhau.

Theo đồng tác giả nghiên cứu Phil Carter, nhà khoa học tính toán hành tinh tại Trường Vật lý của Đại học Bristol, các ngoại hành tinh thường “không có chất tương tự” trong Hệ MặtTrời của chúng ta. 

Nhóm nghiên cứu đã chạy mô phỏng các kịch bản va chạm để tìm ra lời giải cho câu hỏi tại sao ngoại hành tinh này (được gọi là TOI-1853b) lại kỳ lạ đến vậy. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng, ban đầu TOI-1853b có thể là một hành tinh khí khổng lồ giàu nước.

Phó giáo sư và đồng tác giả Tiến sĩ Zoë Leinhardt kết luận: “Trước đây chúng tôi chưa từng điều tra những tác động cực lớn như vậy vì chúng không phải là điều chúng tôi mong đợi. Còn rất nhiều việc phải làm để cải thiện các mô hình vật liệu làm nền tảng cho các mô phỏng của chúng tôi và để mở rộng phạm vi các tác động cực lớn được mô hình hóa”.

Carter giải thích trong thông báo của trường đại học rằng để mất đi bầu khí quyển và băng nhẹ hơn, đồng thời trở thành thế giới cực kỳ đậm đặc như ngày nay, một vật thể khổng lồ khác như một hành tinh sẽ phải đâm vào TOI-1853b với tốc độ 75 km/giây.

“Hành tinh này mang đến cho chúng ta rất đáng ngạc nhiên”, Jingyao Dou, đồng tác giả nghiên cứu và nghiên cứu sinh tại Đại học Bristol, chia sẻ trong thông báo.

Nhóm dự định tiến hành các quan sát tiếp theo để tìm kiếm dấu vết của bầu khí quyển xung quanh TOI-1853b và phân tích thành phần của nó để xác định xem liệu kịch bản va chạm như dự đoán có thực sự xảy ra không.

Công trình mới này cũng là minh chứng cho những gì kính thiên văn hiện đại có thể đạt được. Công việc này được thực hiện nhờ dữ liệu từ Vệ tinh khảo sát ngoại hành tinh quá cảnh (TESS) của NASA trong không gian, cũng như kính thiên văn Keck II ở Hawaii, kính viễn vọng Gemini North ở Hawaii, kính viễn vọng Nghiên cứu vật lý thiên văn miền Nam ở Chile và Kính thiên văn Nazionale. Galileo ở quần đảo Canary.