Lần đầu đo được khối lượng hành tinh lang thang, phát hiện gây chấn động giới thiên văn học toàn cầu

Khi nhắc đến hành tinh, hình ảnh quen thuộc nhất trong tâm trí con người thường là những thiên thể quay tròn quanh một ngôi sao, giống như Trái Đất quay quanh Mặt Trời. Tuy nhiên, vũ trụ không chỉ bao gồm những hệ thống trật tự như vậy. Ngoài kia còn tồn tại những hành tinh không thuộc về bất kỳ ngôi sao nào, lang thang tự do trong không gian lạnh lẽo và tối tăm. Trong nhiều thập kỷ, sự tồn tại của các hành tinh lang thang đã được dự đoán, thậm chí được phát hiện gián tiếp, nhưng việc nghiên cứu chi tiết về chúng gần như là bất khả thi.

Lý do nằm ở chính bản chất cô độc của những hành tinh này. Không có sao chủ, các nhà thiên văn học không thể dựa vào quỹ đạo để suy ra khối lượng hay kích thước. Chúng cũng không phát sáng, khiến việc quan sát trực tiếp càng trở nên khó khăn. Chính vì vậy, các hành tinh lang thang từ lâu vẫn là những “bóng ma” trong bức tranh toàn cảnh của vũ trụ.

Bước ngoặt chỉ thực sự đến với một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science, trong đó một nhóm khoa học quốc tế do Subo Dong, nhà thiên văn học thuộc Đại học Bắc Kinh, dẫn đầu đã lần đầu tiên đo được khối lượng của một hành tinh lang thang. Đây được xem là cột mốc quan trọng, không chỉ vì kết quả cụ thể, mà còn vì phương pháp hoàn toàn mới mà nhóm nghiên cứu đã áp dụng.

Thay vì tìm cách quan sát quỹ đạo không tồn tại, nhóm của Dong đã khai thác hiện tượng vi thấu kính hấp dẫn, một hiệu ứng dự đoán bởi thuyết tương đối rộng của Albert Einstein. Khi một vật thể có khối lượng đủ lớn đi ngang qua đường truyền ánh sáng từ một ngôi sao ở rất xa, lực hấp dẫn của nó sẽ làm cong không gian xung quanh, khiến ánh sáng bị bẻ cong và tạm thời sáng lên khi nhìn từ Trái Đất.

Điểm then chốt của nghiên cứu nằm ở việc hiện tượng vi thấu kính này được quan sát từ hai vị trí khác nhau: các kính thiên văn trên Trái Đất và tàu quan sát không gian Gaia của Cơ quan Vũ trụ châu Âu. Gaia, dù đã ngừng hoạt động, vẫn cung cấp dữ liệu vô cùng quý giá. Hiện tượng được Gaia ghi nhận muộn hơn khoảng hai giờ so với Trái Đất. Sự chênh lệch nhỏ này lại mang ý nghĩa quyết định.

Theo Subo Dong, phương pháp này có thể được ví như cách con người dùng hai mắt để cảm nhận chiều sâu. Nhờ quan sát từ hai “góc nhìn” khác nhau trong không gian, các nhà khoa học có thể tính toán chính xác khoảng cách của hành tinh lang thang, từ đó suy ra khối lượng của nó, điều chưa từng làm được trước đây.

Kết quả cho thấy hành tinh lang thang này có khối lượng xấp xỉ sao Thổ, một hành tinh khí khổng lồ trong hệ Mặt Trời. Phát hiện này lập tức thu hút sự chú ý của cộng đồng khoa học. Gavin Coleman, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Queen Mary London, nhận định rằng đây là lần đầu tiên khối lượng của một hành tinh lang thang được xác định một cách rõ ràng và trực tiếp, nhờ sự kết hợp độc đáo giữa quan sát từ mặt đất và không gian.

Quan trọng hơn, việc biết được khối lượng không chỉ là một con số đơn thuần. Theo Dong, đó là điểm xuất phát để các nhà khoa học đặt ra những câu hỏi lớn hơn về nguồn gốc của hành tinh này. Nó được hình thành như thế nào. Nó từng quay quanh một ngôi sao rồi bị hất văng ra ngoài, hay nó sinh ra đã là một kẻ lữ hành cô độc trong vũ trụ.

Những câu hỏi này có ý nghĩa đặc biệt trong việc hiểu cách các hệ hành tinh hình thành và tiến hóa. Nếu các hành tinh lang thang phổ biến hơn dự đoán, điều đó có thể cho thấy các hệ sao trẻ thường xuyên trải qua những giai đoạn hỗn loạn, nơi các hành tinh bị va chạm, tương tác hấp dẫn và cuối cùng bị tống ra khỏi ngôi nhà ban đầu của mình.

Triển vọng nghiên cứu lĩnh vực này càng trở nên sáng sủa hơn khi NASA chuẩn bị phóng Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman vào tháng 9 tới. Theo David Bennet, nhà khoa học nghiên cứu cấp cao tại Đại học Maryland và NASA, Roman có khả năng khảo sát toàn bộ bầu trời với tốc độ nhanh hơn Hubble tới 1.000 lần. Điều này đồng nghĩa với việc hàng trăm hành tinh lang thang có thể được phát hiện trong tương lai gần.

Và với phương pháp đo khối lượng vừa được chứng minh là hiệu quả, các nhà thiên văn học sẽ không chỉ dừng lại ở việc phát hiện, mà còn có thể tiến sâu hơn vào việc phân loại, so sánh và dựng lại lịch sử của những thế giới lang thang này.

“Cánh cửa để nghiên cứu một quần thể hành tinh hoàn toàn mới đã được mở ra”, Subo Dong nhấn mạnh. Trong bức tranh rộng lớn của vũ trụ, những hành tinh cô độc từng bị lãng quên nay đang dần bước ra ánh sáng, hứa hẹn mang lại những hiểu biết mới mẻ về cách các thế giới được sinh ra, tồn tại và đôi khi, bị bỏ rơi giữa không gian bao la.