Toàn tập về Thiên hà Kepler 90 mệnh danh là Hệ Mặt Trời thứ 2, người ngoài hành tinh có đang ở đó?

by X Công Nghệ

Trong suốt nhiều năm sinh tồn trên Trái Đất, con người vẫn chưa thôi day dứt về câu hỏi liệu có tồn tại một giống loài khác bên ngoài rìa vũ trụ. Họ phải chăng cũng giống như chúng ta, có một nền văn minh tiên tiến hay đang còn trong giai đoạn tiến hóa thành cấp bậc cao hơn?

NASA đã thực hiện nhiều nỗ lực nhằm đưa ra các giả thuyết khoa học hợp lý và tiến hành khám phá nhiều thiên hà nhằm tìm ra một hệ sinh thái phát triển sự sống tương đương với Trái Đất. Nhờ những trang bị khoa học hiện đại như kính thiên văn Event Horizon, kính viễn vọng Mặt trời Daniel K. Inouye, kính viễn vọng James Webb,… con người dần ngược về nhiều tỷ năm trước để khám phá ra những người anh em sinh đôi của Thái Dương hệ trong thiên hà rộng lớn.

Cuộc hành trình dài dằng dặc ấy cuối cùng cũng có kết quả khi con người phát hiện ra một “Thái Dương hệ” mới cách Trái Đất 2.545 năm ánh sáng, tương đương với 780 pc. Cụm hành tinh được phát hiện thuộc chòm sao Thiên Long. Ban đầu, các nhà khoa học chỉ quan sát được một ngôi sao chỉ tại trung tâm với 7 hành tinh nhưng vào ngày 14 tháng 12 năm 2017, NASA và Google tuyên bố đã phát hiện ra hành tinh thứ tám mang tên Kepler-90i, trong hệ Kepler-90. Hành tinh nhỏ này được phát hiện bằng cách sử dụng một phương pháp học máy mới được phát triển bởi Google. Giờ đây, Kepler 90 đã tương đối giống với hệ mặt trời của chúng ta về số lượng sao và hành tinh trong hệ.

Hình dáng đặc biệt của người anh em sinh đôi với Hệ mặt trời

Xét về các thiên hệ được khám phá nhờ hệ thống kính viễn vọng của con người thì Kepler 90 cũng khá lớn. Nó là ngôi sao được phát hiện gần cuối bởi một cuộc dò tìm bằng hệ thống kính thiên văn không gian Kepler. Kepler 90 có khối lượng xấp xỉ 120% so với Mặt trời và có tuổi thọ gần 2 tỷ năm. So với số tuổi gần 4,6 tỷ năm của Mặt Trời thì đây vẫn là một ngôi sao khá trẻ. Thái Dương hệ sẽ sụp đổ sau 5 tỷ năm nữa, và biết đâu đến lúc đó, khi loài người vẫn còn tồn tại, chúng ta sẽ cố gắng đặt chân đến Kepler 90.

Về tổng quát, Kepler 90 có cấu tạo sao lùn vàng giống Mặt Trời tới 85%. Nó có nhiệt độ bề mặt tương đối ổn định, dao động từ khoảng 5930K đến 6080K. Nhờ khối lượng và kích thước nhỉnh hơn, ngôi sao này cũng cháy sáng và cung cấp một lượng nhiệt lớn hơn Mặt trời của chúng ta một chút.

Tuy nhiên, do khoảng cách thiên văn quá xa, nhân loại không thể quan sát Kepler 90 bằng mắt thường mà phải nhờ đến sự hỗ trợ của các thấu kính thiên văn hiện đại. Nó sáng tương tự như một con mắt trong chòm sao Draco, một trong 48 chòm sao Ptolemy mang hình ảnh Con Rồng.

Từ lâu, con người vẫn luôn tin rằng sự sống trên Trái Đất và sự tồn tại của Hệ mặt trời không phải là độc nhất trong vũ trụ. Tính tới thời điểm hiện nay đã có hàng loạt các hành tinh xa xôi được liệt vào danh sách khám phá và quan sát như Kepler 452b,…

Chúng ta vẫn chưa phát triển đủ trình độ để thực hiện các cuộc du hành và đổ bộ lên các hành tinh ngoài vũ trụ. Hầu hết các hệ sao như Kepler 90 đều ở rất xa và chỉ có thể khám phá thông qua hình ảnh từ kính viễn vọng và bước sóng điện từ. Chính vì thế mà nhiều giả thuyết vẫn chưa được kiểm chứng rõ ràng để kết luận chính xác về sự tồn tại của sự sống ngoài Trái Đất.

Hiện nay, NASA vẫn đang tập trung nghiên cứu về hệ hành tinh của ngôi sao Kepler 90. Đây là thiên thể có nhiều hành tinh xoay quanh nhất mà con người từng phát hiện cho đến thời điểm hiện tại. Tám tiểu hành tinh được đặt tên lần lượt là b, c, i, d, e, f, g và h, trong đó Kepler 90b là hành tinh gần ngôi sao chủ nhất và Kepler 90h là hành tinh xa ngôi sao chủ nhất. Riêng Kepler 90i chỉ mới được khám phá gần đây.

Thực trạng của các hành tinh trong thiên hà nhỏ Kepler 90

Dựa vào cách đặt tên ban đầu thì Kepler 90i sẽ là ngôi sao ở xa nguồn nhiệt chính nhất, nhưng các đo lường thực tế đã chứng minh nó chỉ là hành tinh thứ 3 trong hệ sao Kepler 90. Do nằm khuất giữa hai hành tinh có lượng sóng từ trường mạnh nên Kepler 90i không bị phát hiện ra cùng với 7 người anh em còn lại của mình.

Nhiệt độ bề mặt và các đặc tính nóng chảy của nó tương tự với sao Thủy của chúng ta với quỹ đạo kéo dài 14,4 ngày quanh Kepler-90. Hệ hành tinh này đã được khám phá và sử dụng tên riêng từ lâu nên các nhà khoa học không tiện đổi tên ngược lại cho chúng mà vẫn giữ nguyên tên gọi như trước đây.

Kính viễn vọng không gian Kepler là kính thiên văn được NASA phóng vào năm 2009. Nó hoạt động như một cỗ máy tìm kiếm những ngôi sao khổng lồ dựa vào sự thay đổi ánh sáng sao biểu kiến. Kepler đã dõi theo các vì sao thông qua đôi mắt của con người, đặt tên và khám phá các ngoại hành tinh cỡ lớn.

Tuy nhiên, do hạn chế bởi khoảng cách thiên văn, các nhà khoa học chỉ có thể biết được các dấu vết và khối lượng tương đối của các ngôi sao thông qua những tấm ảnh chụp không gian trên kính viễn vọng Kepler.

Những quan sát kỹ lưỡng hơn đã giúp nhân loại khẳng định, tám hành tinh quay quanh ngôi sao chủ Kepler 90 đều có khối lượng lớn hơn Trái Đất. Siêu hành tinh ở xa nhất Kepler 90h có bán kính lớn hơn hành tinh xanh gấp 11,32 lần. Kích thước này làm các nhà khoa học liên tưởng tới sao Mộc của Hệ Mặt trời.

Trong hệ hành tinh Kepler 90, các thiên thể được sắp xếp rất ngay ngắn và đồng loạt theo độ tăng dần về kích thước và khối lượng. Các hành tinh có quỹ đạo nhỏ hơn thì có trọng lượng gần bằng nhau. Bé nhất là Kepler-90c, với bán kính khoảng 120% bán kính Trái đất. Trong khi đó, hành tinh Kepler-90i mới được phát hiện thì có kích cỡ lớn hơn Trái Đất khoảng 30%

Phương pháp nghiên cứu chính xác trọng lượng hành tinh

Để góp phần nghiên cứu rõ hơn về các tính chất trên các hành tinh, NASA đã tiến hành thực hiện phương pháp nhiễu loạn hấp dẫn. Newton đã phát hiện ra trọng lực và lực hấp dẫn giữa các hành tinh. Ông cho rằng chính lực hấp dẫn đã giúp các ngôi sao giữ nguyên quỹ đạo và duy trì tốc độ ổn định quanh các vật chủ của chúng. Phương pháp nhiễu loạn hấp dẫn chính là một cầu nối, sử dụng cách quan sát lực hấp dẫn tác động lên các hành tinh, từ đó đưa ra những kết luận tương đối chính xác về trọng lượng của chúng.

Nhờ phương pháp này, các nhà khoa học đã tính ra khối lượng lần lượt của ba hành tinh tiêu biểu là i, g và h. Trong đó, Kepler 90h nặng khoảng 1,2 lần sao Mộc, Kepler 90g thì gấp 0,8 lần sao Mộc, còn hành tinh mới Kepler 90i nặng xấp xỉ 2,5 lần Trái Đất.

Các hành tinh nặng nhẹ khác nhau phụ thuộc vào cấu tạo lõi của chúng và thành phần làm nên bề mặt hành tinh, bên cạnh đó, trọng lượng sao cũng phụ thuộc vào kích thước lớn nhỏ khác nhau của chúng. Hành tinh khí sẽ nhỏ hơn các hành tinh rắn thông thường.

Tám hành tinh trong hệ sao Kepler 90 được khẳng định có trọng lượng tương tự với các anh em trong Thái Dương hệ của Trái Đất. Lần lượt đi từ trong ra ngoài, khối lượng các hành tinh gần ngôi sao chủ có trọng lượng nhỏ nhất rồi đến các hành tinh xa hơn. Cấu trúc này làm người ta liên tưởng tới sự tồn tại của sao Thủy, sao Kim, Trái Đất và sao Hỏa. Các hành tinh xa hơn như Kepler 90f, Kepler 90g và Kepler 90h thì tồn tại như những quả cầu khí khổng lồ tương đương sao Mộc, sao Thổ và sao Thiên Vương.

Đó là lý do vì sao các nhà quan sát thiên văn rất ngạc nhiên khi phát hiện ra Kepler 90 hoàn chỉnh như một hệ mặt trời sinh đôi gần trung tâm của dải Ngân Hà. Sự tồn tại của các hệ hành tinh không phải điều hiếm gặp, chủ yếu do sự phổ quát trong quá trình hình thành nên các ngôi sao từ đám bụi vũ trụ. Nhưng điều này cũng không ảnh hưởng nhiều đến tính độc đáo của Kepler 90.

Sự tồn tại của Kepler 90i có gì khiến các nhà khoa học chú ý?

Vũ trụ hình thành một cách ngẫu nhiên từ hàng tỷ năm trước, chính vì thế mà nếu một ngày nào đó con người tìm thấy một người anh em sinh đôi của mình ngoài vũ trụ thì đó cũng không phải là điều bất thường. Các nghiên cứu quan sát về Kepler 90 đã được thực hiện từ năm 2009. Nói một cách khác thì ngay từ khi phát hiện ra sự tồn tại của nó, các nhà khoa học đã không thể rời mắt và buộc phải tiến hành nghiên cứu chúng.

Trong suốt nhiều năm sau, người ta dành phần lớn thời gian để quan sát sự thay đổi ánh sáng nhằm tìm ra sự kiện quá cảnh với sự giảm độ sáng của sao. Các hành tinh lần lượt được phát hiện từ năm 2013 và mới đây nhất là vào năm 2017, con người khám phá ra hành tinh cuối cùng mang tên Kepler 90i – hành tinh lạ đứng thứ ba trong Thái Dương hệ sinh đôi, có quỹ đạo và bán kính xấp xỉ với Trái Đất. Nó được xem như một trong những thiên thể khả quan nhất trong danh sách tìm kiếm hành tinh xanh thứ hai bên ngoài không gian của NASA.

Hành trình tìm ra hành tinh thứ tám

Vấn đề đặt ra là tại sao Kepler 90i lại ẩn mình lâu như vậy mà không được phát hiện? Theo những số liệu cũ được thu thập, trong vòng 4 năm Kepler đã thu nhận được 35.000 tín hiệu có khả năng là một hành tinh mới. Đây là một kho số liệu khổng lồ khiến nhà thiên văn học Vanderburg tin rằng họ có thể đã bỏ qua một vài khám phá về sự tồn tại của một vài hành tinh nào đó.

Kết quả cuối cùng là kính thiên văn Kepler và hệ thống AI (trí thông minh nhân tạo) có thể “tự học” (machine learning – máy tự học) của Google đã khám phá ra Kepler 90i nhờ xem lại 15.000 tín hiệu từng thu nhận được trước đó. Đây là một kết quả tuyệt vời nhờ máy tính phân tích của kỹ sư Christopher Sharu.

Những tham số về hành tinh mới khiến NASA choáng ngợp và phải đưa ra các giải pháp nghiên cứu khả thi ngay cho nó. Trong cuộc họp báo mới nhất, các thông tin về hành tinh này đã được công bố toàn bộ, bao gồm cả giả thuyết về vấn đề tồn tại sự sống.

Những chỉ số về vị trí, khối lượng và kích thước của Kepler 90i thật đáng kinh ngạc. Tuy nhiên, một bộ phận các nhà khoa học đã phủ nhận việc tồn tại sự sống trên hành tinh này. Bằng chứng đưa ra là Kepler 90i quá gần sao chủ, nó có nền nhiệt chênh lệch lớn giữa ngày và đêm như sao Thủy nên không thích hợp cho sự sống phát triển.

Khả năng hình thành sự sống

Bên cạnh đó, nó chỉ cách ngôi sao phát nhiệt 0,1234AU, tương đương với 18,51 triệu km. Với tầm ngắm này, bầu khí quyển và lượng nước cần thiết trên Kepler 90i sẽ bị đốt cháy toàn bộ. Trong Thái Dương hệ, sao thủy cách mặt trời của chúng ta khoảng 0,38AU, tức là Kepler 90i còn gần nguồn nhiệt của nó hơn rất nhiều, vì thế bề mặt hành tinh có thể nóng chảy và đạt lượng nhiệt gần 500 độ C, tương tự như sao Kim hoặc hơn.

Chính vì thế mà không ai dám hy vọng sự sống có thể tồn tại ở đó. Bên cạnh đó, chưa có nguyên cứu nào chứng minh sự tồn tại của tầng địa chất trên hành tinh này nên con người không khẳng định gì nhiều về Kepler 90i.

Không chỉ có làn sóng nhiệt từ bão sao và năng lượng từ trường, lực hấp dẫn khổng lồ tác động trên Kepler 90i cũng biến nó trở thành mô hình vệ tinh như mặt trăng với Trái Đất. Điều này có nghĩa là nó vĩnh viễn chỉ có thể quay một mặt về ngôi sao chính để lấy nhiệt và ánh sáng. Một nửa hành tinh sẽ nóng rực với nền nhiệt khủng khiếp trong khi phần còn lại bị bao phủ bởi màn đêm và xuống âm hàng trăm độ C.

Đây là một trường sinh tồn khủng khiếp mà không một loài sinh vật nào dám đối chọi. Tuy nhiên, nhiều ý kiến lạc quan hơn cho rằng một vùng nào đó trên Kepler 90i có thể vẫn tồn tại nguồn nước và nền nhiệt phù hợp cho sự sống.

Vào ngày 30 tháng 10 năm 2018, kính viễn vọng không gian Kepler đã chính thức được NASA cho nghỉ hưu và yên nghỉ tại nghĩa trang vũ trụ trên Thái Bình Dương. Những cống hiến của nó đã giúp con người khảo sát một phần của khu vực Trái đất trong Dải Ngân hà để khám phá các hành tinh ngoại cỡ Trái đất trong hoặc gần các khu vực có thể sinh sống được.

Hiện nay, người kế nhiệm của nó là hệ kính viễn vọng không gian James Webb đã được phóng lên, nối tiếp nhiệm vụ quan sát và khám phá vũ trụ từ thế hệ trước. James Webb là hệ kính hiện đại nhất tính tới thời điểm hiện tại. Thấu kính này đã được chi tới hơn 10 tỷ đô la Mỹ để thiết kế và phóng vào không gian. Những khám phá mới đây nhất cho thấy khả năng quan sát của James Webb mạnh gấp nhiều lần kính viễn vọng không gian Hubble trước đây.

Với việc nâng cao và cải tiến những thiết bị quan sát, trong tương lai con người sẽ ngày càng tiến xa hơn trong việc khám phá các hành tinh xa xôi. Liệu chúng ta có bỏ lỡ thêm sự tồn tại nào ngay trong chính thiên hà nhỏ Kepler 90? Sự sống và nền văn minh do nhân loại tìm kiếm bấy lâu liệu có thực sự tồn tại. Câu trả lời sẽ nằm hết trong tương lai, nơi có những phát minh thiên văn tiên tiến và các thế hệ nhà khoa học trẻ tài năng.

Xem Thêm