Lần đầu tiên lĩnh vực thiên văn học phát hiện ra một hành tinh với nửa bán cầu chìm trong bóng đêm vô cùng

Hãy tưởng tượng trường hợp này xảy ra với Trái Đất, người Mỹ sẽ phải đến Việt Nam chỉ để chiêm ngưỡng Mặt Trời.

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

Hiện tượng này được chuyên gia gọi là “đồng bộ thủy triều”, tạm dịch là “khóa thủy triều tỷ lệ 1:1”. Theo nhận định của các nhà thiên văn, nhiều hành tinh ngoại (ngoài Hệ Mặt Trời) cũng bị “mắc kẹt” như vậy, trong đó có nhiều hành tinh có thể hỗ trợ sự sống.

“Điều này giờ đây không còn là giả thuyết nữa. Hóa ra đây chính là hình dáng của những hành tinh như vậy”, Nicolas Cowan, một nhà thiên văn học tại Đại học McGill, Canada, nhận xét.

Hai mặt của một hành tinh

Khi một hành tinh xoay quanh ngôi sao trung tâm quá gần, bề mặt gần sao của hành tinh sẽ chịu lực hấp dẫn mạnh hơn nhiều so với phần còn lại. Về lâu dài, sự mất cân bằng sẽ khiến tốc độ quay quanh trục của hành tinh đó giảm dần cho đến khi quỹ đạo của nó hoàn toàn đồng bộ. Giới khoa học còn gọi thêm một cái tên khác để chỉ lực gây ra hiện tượng này, đó là “lực triều”.

Khi hiện tượng đồng bộ hóa xảy ra, thời gian để một hành tinh hoàn thành 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 triều do Trái Đất tạo ra, vì vậy mặt trăng luôn chỉ một mặt về Trái Đất.

Trong danh sách các hành tinh ngoại lớn, rất nhiều trong số chúng được xem là bị khóa triều với ngôi sao trung tâm. Tuy nhiên, cho đến nay, chúng ta vẫn chưa có bằng chứng về điều này. Các thiết bị hiện đại có thể dễ dàng quan sát quỹ đạo quay quanh sao của hành tinh, nhưng quỹ đạo quanh trục lại khó quan sát hơn nhiều, đặc biệt là khi bầu khí quyển có thể che khuất bề mặt các hành tinh.

Để tìm bằng chứng cho hiện tượng khóa triều, các nhà nghiên cứu quan sát các hành tinh nằm gần ngôi sao trung tâm của chúng. Một trong những nỗ lực như vậy diễn ra vào năm 2019, khi Kính viễn vọng Không gian Spitzer hướng tới LHS 3844b - một hành tinh ngoại lớn xoay quanh ngôi sao lùn đỏ LHS 3844 cách chúng ta khoảng 48,5 năm ánh sáng.

Nhà nghiên cứu Cowan và các đồng tác giả nhận thấy họ có thể đo được nhiệt độ bề mặt hướng về Trái Đất của LHS 3844b, vì hành tinh này không có khí quyển.

Các hành tinh không bị khóa triều sẽ nóng lên do sự va chạm giữa khả năng tự quay quanh trục của chúng và lực triều từ ngôi sao trung tâm. Nhóm nghiên cứu nhận thấy bề mặt của LHS 3844b khá lạnh, đáp ứng một trong những dấu hiệu của việc hành tinh bị khóa triều.

Bằng chứng thuyết phục nhất đến nay

“Đây là bằng chứng rõ ràng nhất mà chúng ta có thể có, dựa trên thông tin hiện tại và các thiết bị có sẵn”, Emily Rauscher, một nhà lý thuyết về vật lý thiên văn tại Đại học Michigan, nói.

Một nhà nghiên cứu khác có ý kiến ngược lại về việc LHS 3844b không có khí quyển. Emily Whittaker trích dẫn báo cáo khoa học của mình được công bố vào năm 2022, chỉ ra rằng LHS 3844b có một lớp khí quyển rất mỏng. Tuy nhiên, cô Whittaker đồng ý rằng bằng chứng từ Cowan và đồng nghiệp mang tính thuyết phục cao về khả năng LHS 3844b bị khóa triều.

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

Về câu hỏi liệu LHS 3844b có thể hỗ trợ sự sống hay không, nhà nghiên cứu Cowan không thể đưa ra một quyết định chắc chắn. Theo ông, các hành tinh như vậy “không có triều, không có mùa, không có chu kỳ ngày-đêm”, nên không biết liệu chúng có thể hỗ trợ sự tiến hóa thành “đa dạng và phức tạp” như Trái Đất hay không.

Theo Nature