Câu hỏi liệu có sự sống ngoài Trái Đất hay không từ lâu đã là một trong những bí ẩn lớn nhất của khoa học hiện đại. Với sự phát triển của các công nghệ quan sát không gian, các nhà thiên văn học đang dần tiến gần hơn đến việc tìm ra câu trả lời. Một bước tiến quan trọng đã được ghi nhận khi nhóm nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Hành tinh Ngoài Hệ Mặt trời Trottier (IREx), thuộc Đại học Montréal, Canada, xác nhận sự tồn tại của hành tinh L 98-59 f – một “siêu Trái đất” nằm trong vùng có thể ở được của sao lùn đỏ L 98-59, cách Trái đất 35 năm ánh sáng. Phát hiện này không chỉ làm sáng tỏ sự đa dạng của các hệ hành tinh ngoài Hệ mặt trời mà còn mở ra cơ hội nghiên cứu sâu hơn về khả năng tồn tại sự sống trên các thế giới xa xôi.

Đặc điểm của hành tinh L 98-59 f

Hành tinh L 98-59 f là một siêu Trái đất, với khối lượng tối thiểu gấp 2,8 lần Trái đất và quỹ đạo 23 ngày quanh ngôi sao chủ – một sao lùn đỏ (M dwarf) có khối lượng khoảng một phần ba Mặt trời. Hành tinh này nhận lượng năng lượng tương đương với lượng năng lượng Trái đất nhận từ Mặt trời, đặt nó trong vùng có thể ở được (habitable zone), nơi nước lỏng có thể tồn tại trên bề mặt nếu có điều kiện khí quyển phù hợp. Theo nghiên cứu được công bố trên The Astronomical Journal, L 98-59 f không phải là hành tinh đi ngang qua mặt ngôi sao (non-transiting), khiến việc phát hiện nó phụ thuộc vào phương pháp vận tốc xuyên tâm (radial velocity), đo lường các dao động nhỏ trong chuyển động của ngôi sao do lực hấp dẫn của hành tinh.

Hệ thống L 98-59, nằm trong chòm sao Volans, là một phòng thí nghiệm thiên văn lý tưởng nhờ khoảng cách gần (34,6 năm ánh sáng) và sự đa dạng của các hành tinh trong hệ. Bốn hành tinh khác – L 98-59 b, c, d và e – đã được xác định trước đó, với các quỹ đạo lần lượt là 2,25, 3,69, 7,45 và 12,8 ngày. L 98-59 b, hành tinh gần ngôi sao nhất, có kích thước chỉ bằng 84% Trái Đất và khối lượng khoảng 0,46 lần Trái đất, là một trong những hành tinh nhỏ nhất từng được đo đạc chính xác. Trong khi đó, L 98-59 d có mật độ thấp, cho thấy nó có thể là một “thế giới nước” với tới 30% khối lượng là nước.

Phương pháp phát hiện và công nghệ tiên tiến

Việc xác nhận L 98-59 f là kết quả của việc phân tích lại dữ liệu từ nhiều nguồn, bao gồm kính viễn vọng không gian TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) của NASA, các kính viễn vọng mặt đất với thiết bị quang phổ HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) và ESPRESSO (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) của Tổ chức Nghiên cứu Thiên văn Nam Âu (ESO), cùng với kính viễn vọng James Webb (JWST). Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Charles Cadieux, đã sử dụng kỹ thuật vận tốc xuyên tâm dòng-từng-dòng (line-by-line radial velocity) và chỉ số nhiệt độ khác biệt mới để loại bỏ nhiễu từ hoạt động của ngôi sao, từ đó xác định rõ tín hiệu của hành tinh.

Phương pháp này đặc biệt quan trọng vì L 98-59 f không phải là hành tinh transit, nghĩa là nó không đi qua phía trước ngôi sao từ góc nhìn của chúng ta, khiến việc phát hiện trở nên khó khăn hơn. Bằng cách kết hợp dữ liệu từ TESS, HARPS, ESPRESSO và JWST, nhóm nghiên cứu đã cải thiện độ chính xác của các phép đo khối lượng và bán kính của các hành tinh trong hệ, đạt được độ chi tiết chưa từng có. Ví dụ, bán kính của L 98-59 b, c và d được xác định lần lượt là 0,837 ± 0,019, 1,329 ± 0,029 và 1,627 ± 0,041 lần bán kính Trái đất.

Ý nghĩa khoa học của phát hiện

Hệ thống L 98-59 mang đến một cơ hội độc đáo để nghiên cứu sự đa dạng của các hành tinh đá và tiềm năng sinh sống của chúng quanh các sao lùn đỏ. Theo Giáo sư René Doyon, Giám đốc IREx, hệ thống này đặt ra các câu hỏi quan trọng: “Siêu Trái đất và tiểu Hải Vương được hình thành như thế nào? Các hành tinh đá quanh sao lùn đỏ có giữ được khí quyển theo thời gian không?” L 98-59 f, với vị trí trong vùng có thể ở được, là mục tiêu lý tưởng để nghiên cứu khí quyển bằng JWST, vốn có khả năng phân tích ánh sáng xuyên qua khí quyển hành tinh để tìm kiếm các dấu hiệu sinh học (biosignatures) như hơi nước hoặc carbon dioxide.

Sự đa dạng trong hệ L 98-59 cũng rất đáng chú ý. Hai hành tinh bên trong (b và c) có thể trải qua hoạt động núi lửa mạnh do hiện tượng gia nhiệt thủy triều, tương tự vệ tinh Io của Sao Mộc. Trong khi đó, L 98-59 d, với mật độ thấp, có thể là một hành tinh giàu nước, khác biệt so với các hành tinh trong Hệ Mặt Trời. L 98-59 f, với quỹ đạo gần tròn và mức năng lượng nhận được tương đương Trái Đất, là ứng cử viên hàng đầu để nghiên cứu khả năng sinh sống. Sự gần gũi của hệ thống (35 năm ánh sáng) và kích thước nhỏ của ngôi sao chủ giúp các hành tinh này dễ quan sát hơn so với các hành tinh quanh các ngôi sao giống Mặt Trời.

Tầm quan trọng của nghiên cứu tương lai

Phát hiện L 98-59 f làm nổi bật vai trò của các sao lùn đỏ trong việc tìm kiếm các hành tinh có thể sinh sống. Vì các sao lùn đỏ nhỏ hơn và mát hơn Mặt Trời, vùng có thể ở được của chúng nằm gần ngôi sao hơn, khiến các hành tinh trong vùng này có quỹ đạo ngắn và dễ phát hiện qua các lần transit hoặc dao động vận tốc xuyên tâm. Hệ L 98-59, cùng với các hệ như TRAPPIST-1, là những mục tiêu hàng đầu cho các nghiên cứu khí quyển trong tương lai, đặc biệt với JWST và các kính viễn vọng thế hệ mới như Kính Viễn vọng Cực lớn (ELT) của ESO.

Tuy nhiên, việc xác định khả năng sinh sống của L 98-59 f vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Các quan sát trước đây bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble (HST) cho thấy các hành tinh b, c và d có thể không có khí quyển hoặc chỉ có khí quyển nặng với mây hoặc sương mù, làm phức tạp việc phát hiện các dấu hiệu sinh học. L 98-59 f, với vị trí xa hơn trong vùng có thể ở được, có thể giữ được khí quyển ổn định hơn, nhưng các nghiên cứu tiếp theo là cần thiết để xác nhận.

Việc phát hiện và xác nhận L 98-59 f là một cột mốc quan trọng trong hành trình tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất. Với vị trí trong vùng có thể ở được của sao lùn đỏ L 98-59, hành tinh này mang đến hy vọng về một thế giới có khả năng duy trì nước lỏng và, có thể, sự sống. Hệ thống L 98-59, với sự đa dạng về thành phần và cấu trúc, là một phòng thí nghiệm thiên văn quý giá để khám phá các câu hỏi cơ bản về sự hình thành hành tinh và khả năng sinh sống. Những nghiên cứu tiếp theo với JWST và các công cụ tiên tiến khác hứa hẹn sẽ làm sáng tỏ thêm về khí quyển và điều kiện bề mặt của L 98-59 f, đưa nhân loại tiến gần hơn đến câu trả lời về sự sống trong vũ trụ.

P.A.T (NASTIS), theo Astronomical Journal, 7/2025