Một hệ thống hiếm hoi gồm sáu ngoại hành tinh, tất cả đều nhỏ hơn Sao Hải Vương nhưng lớn hơn Trái đất, đã được tìm thấy có quỹ đạo cộng hưởng với nhau. Hệ thống này được phát hiện bởi các nhà thiên văn học dẫn đầu bởi Raphael Luke của Đại học Chicago, người cho rằng các hành tinh vẫn không bị xáo trộn trong cấu hình này kể từ khi chúng hình thành cách đây một tỷ năm.

Kho báu hành tinh cũng mang đến một trong những cơ hội tốt nhất để mô tả đặc điểm của “Sao Hải Vương nhỏ”, một loại hành tinh bí ẩn không có trong Hệ Mặt trời.

Các hành tinh quay quanh một ngôi sao màu cam có tên HD 110067, nằm cách chúng ta khoảng 100 năm ánh sáng. Hai hành tinh trong cùng, được đặt tên là b và c, được NASA phát hiện Chuyển qua vệ tinh khảo sát ngoại hành tinh (TESS) sứ mệnh. Luque và các đồng nghiệp sau đó nhận thấy rằng quỹ đạo của hành tinh b và c có sự cộng hưởng. Điều này là do chu kỳ quỹ đạo của chúng là 9.114 ngày và 13.673 ngày có tỷ lệ 2:3. Ngoài ra còn có một điều gì đó khác trong dữ liệu – những lần di chuyển giả mạo không thể được quy cho hành tinh b hoặc c.

Với quỹ đạo cộng hưởng của b và c, có lý do là nếu có các hành tinh chuyển động khác trong hệ HD 110067, thì chúng có thể có chung cộng hưởng quỹ đạo. Sử dụng các sự kiện di chuyển giả mạo làm điểm bắt đầu và đoán rằng bất kỳ hành tinh thứ ba nào có tên d cũng có thể có tỷ lệ quỹ đạo 2:3 với hành tinh c, cho phép nhóm dự đoán khi nào hành tinh d có thể di chuyển tiếp theo. Họ tiếp nối điều này với Cơ quan Vũ trụ Châu Âu Cheops kính thiên văn và phát hiện ra hành tinh này như dự đoán.

Từ chu kỳ quỹ đạo của hành tinh d, tức là 20.519 ngày, nhóm của Luque sau đó có thể dự đoán hành tinh thứ tư tên là e, với quỹ đạo 30.793 ngày cộng hưởng 2:3 với hành tinh d và khớp với một trong những hành tinh chưa được xác định. quá cảnh được nhìn thấy bởi TESS.

Góc Laplace

Vẫn còn một số chuyển tiếp không giải thích được trong dữ liệu TESS. Để tìm ra những hành tinh đi qua này thuộc về những hành tinh nào, nhóm của Luque đã tận dụng các quy tắc phức tạp của quỹ đạo cộng hưởng do nhà toán học thế kỷ thứ mười tám Pierre-Simon Laplace đặt ra, người đã nghiên cứu quỹ đạo cộng hưởng của một số mặt trăng của Sao Mộc.

Giống như các mặt trăng của Sao Mộc, các hành tinh của HD 110067 “luôn phải ở trong những góc nhất định của nhau để bất kỳ sự nhiễu loạn nào chúng tác động lên nhau đều không thể phát triển”, thành viên nhóm cho biết. Andrew Collier Cameron của Đại học St Andrews, người tập trung vào việc đo khối lượng của các hành tinh bằng kỹ thuật vận tốc hướng tâm.

Các góc mà Cameron đề cập đến được gọi là góc Laplace và chúng cung cấp cấu hình quỹ đạo ổn định. Bất kỳ sai lệch nào so với chúng sẽ dẫn đến nhiễu loạn hấp dẫn tăng dần theo thời gian. Kết quả là các hành tinh sẽ bị ném ra khỏi vùng cộng hưởng và rất có thể bị đưa vào các quỹ đạo giao nhau, nơi chúng có thể va chạm.

Bằng cách ước tính các góc Laplace sẽ là bao nhiêu, đội của Luque có thể dự đoán rằng các hành tinh f và g sẽ có chu kỳ quỹ đạo lần lượt là 41.0575 và 54.7433 ngày. Những điều này khớp với hai lần chuyển tiếp không giải thích được còn lại trong dữ liệu Kepler. Các cặp hành tinh e và f, f và g, mỗi hành tinh có cộng hưởng quỹ đạo 3:4.

Có khả năng còn có nhiều hành tinh quay quanh HD 110067 trên những quỹ đạo rộng hơn trong vùng có thể ở được của ngôi sao. Tuy nhiên, nếu có nhiều hành tinh hơn thì cả TESS và CHEOPS đều không ghi nhận được sự đi qua. Điều này có nghĩa là nỗ lực tìm kiếm hành tinh thứ bảy hoặc thứ tám sẽ là một “cuộc tìm kiếm mù quáng”, Luque nói. “Nhưng nếu chúng ta may mắn tìm thấy thêm một hành tinh nữa thì chắc chắn nó sẽ rất thú vị vì nó có triển vọng có thể sinh sống được.”

Tuy nhiên, không có triển vọng tìm kiếm nhiều hành tinh hơn trong thời gian tới. Ví dụ: nếu có một hành tinh trên quỹ đạo 75 ngày, CHEOPS sẽ phải quan sát HD 110067 trong ít nhất thời gian đó để quan sát một lần đi qua. Tuy nhiên, việc quan sát thời gian là rất quý giá, Luque giải thích; “Chúng tôi muốn đầu tư các nguồn tài nguyên quan sát vào việc tinh chỉnh các thông số của các hành tinh đã biết trong hệ thống”.

Đặc điểm của các hành tinh

Thay vào đó, công việc tiếp theo trên hệ thống sẽ liên quan đến việc tinh chỉnh các tham số của các hành tinh đã biết – điều này phụ thuộc vào việc đo khối lượng của chúng. Bán kính của mỗi hành tinh được xác định từ lượng ánh sáng sao mà chúng chặn khi chúng di chuyển phía trước ngôi sao – chúng có kích thước từ 1.9 đến 2.85 bán kính Trái đất. Khối lượng được xác định bằng các phép đo vận tốc hướng tâm, xem xét cách các hành tinh khiến ngôi sao chao đảo. Khi đã biết cả bán kính và khối lượng của chúng, mật độ của các hành tinh có thể được tính toán. Liệu các hành tinh có bầu khí quyển dày hay không có thể được xác định bằng Kính viễn vọng Không gian James Webb.

Cho đến nay, người ta chỉ thu được khối lượng cho ba hành tinh, cụ thể là các hành tinh b (khối lượng Trái đất 5.69), d (khối lượng Trái đất 8.52) và f (khối lượng Trái đất 5.04). Điều này đã được thực hiện bằng cách sử dụng HARPS-Bắc dụng cụ trên Kính thiên văn quốc gia Galileo ở quần đảo Canary và máy quang phổ CARMENES trên 3.5 mét Đài thiên văn Calar Alto ở Tây Ban Nha.

Cameron cho biết: “Ba hành tinh còn lại vẫn đang bay nhẹ trong khả năng phát hiện của chúng tôi. Đặc biệt, hoạt động của sao có thể che khuất các tín hiệu vận tốc hướng tâm của các hành tinh. “Vì vậy, điều tiếp theo cần làm là đẩy sâu hơn với vận tốc hướng tâm để chúng ta có thể xác định khối lượng của các hành tinh.”

Các phép đo thời gian chuyển tiếp cung cấp một cách khác để đo khối lượng hành tinh. Khi các hành tinh quay quanh ngôi sao của chúng, lực hấp dẫn của chúng có thể kéo nhau trở lại hoặc tăng tốc lẫn nhau, dẫn đến sự khác biệt nhỏ về thời điểm các hành tinh được nhìn thấy di chuyển. Kích thước của sự khác biệt được xác định bởi lực hấp dẫn và do đó khối lượng của chúng.

Bất kể những hành tinh này trông như thế nào, chỉ riêng sự tồn tại của chúng trong quỹ đạo cộng hưởng là đáng chú ý. Lý thuyết cho rằng các hành tinh được hình thành trong những cộng hưởng này. Thông thường, những cộng hưởng này sau đó bị phá hủy bởi nhiễu loạn hấp dẫn từ các ngôi sao đi ngang qua hoặc cướp phá các hành tinh khổng lồ, nhưng xung quanh HD 110067 điều này dường như không xảy ra.

Cameron cho biết: “Với một môi trường ổn định về mặt động học, loại hệ hành tinh lý tưởng này có thể hình thành và thậm chí còn đáng chú ý hơn là nó thực sự có thể tồn tại trong một thời gian rất dài”.

Như vậy, HD 110067 có thể cung cấp một cánh cửa xuyên thời gian, giữ lại cấu hình mà các hành tinh có ngay sau khi hình thành.

Những phát hiện được mô tả trong Thiên nhiên.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/six-planet-system-is-perfectly-tuned/