Từ xa xưa, ý tưởng về các thế giới khác đã tồn tại, nhưng ngoại hành tinh là gì theo định nghĩa khoa học hiện đại? Sự chuyển dịch này phản ánh những tiến bộ công nghệ vượt bậc trong quan sát vũ trụ. Tuy nhiên, việc áp dụng các tiêu chí này cho những hệ sao xa xôi vẫn đặt ra nhiều thách thức và tranh luận trong cộng đồng khoa học.
Định nghĩa ngoại hành tinh là gì?
Trước khi đi sâu vào phân tích, chúng ta cần hiểu rõ khái niệm cơ bản.
Ngoại hành tinh là gì?
Ngoại hành tinh là thuật ngữ khoa học được sử dụng phổ biến, nhưng đôi khi sự phức tạp trong định nghĩa chính xác của nó không được truyền đạt đầy đủ. Hiểu rõ tiêu chuẩn xác định ngoại hành tinh sẽ giúp chúng ta nhìn nhận đúng đắn về vị trí của chúng trong vũ trụ rộng lớn.
Tiêu chuẩn cơ bản để gọi là một hành tinh
Theo định nghĩa chính thức từ IAU năm 2006, một thiên thể muốn được xem là hành tinh cần đáp ứng ba tiêu chí quan trọng. Thứ nhất, nó phải quay quanh một ngôi sao (hoặc tàn dư của ngôi sao). Tiêu chí này phân biệt hành tinh với các ngôi sao và ngôi sao lùn nâu vốn tự phát sáng hoặc từng phát sáng.
Thứ hai, thiên thể phải có đủ khối lượng để lực hấp dẫn tạo nên hình dạng gần như hình cầu (cân bằng thủy tĩnh). Điều này giúp phân biệt hành tinh với các thiên thể nhỏ hơn như tiểu hành tinh có hình dạng không đều.
Cuối cùng, nó phải “dọn sạch” vùng lân cận quỹ đạo của mình, nghĩa là trở thành thiên thể chi phối trong khu vực đó. Tiêu chí cuối cùng này từng khiến Sao Diêm Vương mất vị trí hành tinh trong Hệ Mặt Trời.
Điểm khác biệt so với hành tinh Hệ Mặt Trời
Không chỉ khác biệt về ngôi sao chủ, ngoại hành tinh còn thể hiện đặc tính vật lý và quỹ đạo đa dạng vượt xa những gì chúng ta quan sát được trong Hệ Mặt Trời.
Quỹ đạo và vị trí trong các hệ sao xa lạ
Ngoại hành tinh thường có quỹ đạo khác thường so với các hành tinh trong Hệ Mặt Trời. Nhiều “Sao Mộc nóng” quay quanh sao chủ ở khoảng cách cực gần, hoàn thành một vòng chỉ trong vài ngày Trái Đất, so với 88 ngày của Sao Thủy – hành tinh gần Mặt Trời nhất.
Thậm chí có những ngoại hành tinh hoàn thành một vòng quay chỉ trong vài giờ, như hành tinh WASP-12b, với nhiệt độ bề mặt cực cao lên đến hàng nghìn độ C.
Những hành tinh này thường bị khóa thủy triều, nghĩa là một mặt luôn hướng về sao chủ, trong khi mặt kia bị nghiêng về phía không gian vũ trụ.
Kích thước & thành phần cấu tạo
Sự đa dạng về kích thước và thành phần của ngoại hành tinh còn ấn tượng hơn nhiều. Các nhà thiên văn đã phát hiện những “Siêu Trái Đất” – hành tinh có khối lượng từ 2-10 lần Trái Đất, và “Mini-Neptune” – hành tinh nhỏ hơn Sao Hải Vương nhưng lớn hơn Trái Đất, hai loại hành tinh hoàn toàn không tồn tại trong Hệ Mặt Trời.
Các Siêu Trái Đất thường có cấu tạo đa dạng, từ hoàn toàn là đá đến có lớp vỏ băng dày hoặc có bầu khí quyển đáng kể.
Sự phổ biến của chúng trong thiên hà được giải thích bởi các mô hình hình thành hành tinh hiện tại, cho thấy các quá trình hình thành và phát triển hành tinh có thể tạo ra nhiều loại hành tinh khác nhau hơn so với Hệ Mặt Trời.
Phân loại các dạng ngoại hành tinh thường gặp
Các nhà thiên văn phân loại ngoại hành tinh dựa trên kích thước, khối lượng và thành phần ước tính. Mỗi loại cung cấp thông tin quý giá về quá trình hình thành hành tinh và sự đa dạng của các hệ hành tinh trong thiên hà.
Hành tinh khí khổng lồ và sao Mộc nóng kỳ lạ
Các hành tinh khí khổng lồ tương tự Sao Mộc và Sao Thổ trong Hệ Mặt Trời, chủ yếu cấu tạo từ hydro và heli. Tuy nhiên, “Sao Mộc nóng” là một biến thể hoàn toàn xa lạ – những gã khổng lồ khí quay ở khoảng cách cực gần sao chủ, với nhiệt độ bề mặt có thể lên tới hàng nghìn độ C.
Các hành tinh này thường có khí quyển chứa các mây kim loại và có gió cực mạnh do nhiệt độ cao và bức xạ mạnh từ sao chủ. Sự tồn tại của Sao Mộc nóng đặt ra thách thức lớn cho các mô hình hình thành hành tinh truyền thống.
Các nhà thiên văn tin rằng chúng hình thành ở vùng xa hơn, sau đó di cư vào gần sao chủ thông qua tương tác với đĩa khí bụi nguyên thủy hoặc với các hành tinh khác qua các cơ chế như lực kéo hấp dẫn và tán xạ.
Siêu Trái Đất và hành tinh giống sao Hải Vương
Siêu Trái Đất và Mini-Neptune là hai loại ngoại hành tinh phổ biến nhất được phát hiện đến nay. Siêu Trái Đất có khối lượng lớn hơn Trái Đất nhưng vẫn nhỏ hơn đáng kể so với Sao Hải Vương, thường có bề mặt đá hoặc hỗn hợp đá-băng.
Các Siêu Trái Đất có thể hoàn toàn là đá, có lớp vỏ băng dày hoặc có bầu khí quyển đáng kể, tùy thuộc vào từng hành tinh cụ thể. Chúng nằm trong khoảng cách từ sao chủ mà các mô hình hình thành hành tinh hiện tại cho phép, giải thích tại sao chúng lại phổ biến như vậy.
Một số Siêu Trái Đất nằm trong “vùng ở được”, nơi có điều kiện thích hợp cho nước tồn tại ở dạng lỏng, làm tăng tiềm năng tồn tại sự sống trên chúng.
Hành tinh đất đá và mục tiêu tìm kiếm sự sống
Hành tinh đất đá, tương tự Trái Đất về kích thước và thành phần, là mục tiêu tìm kiếm chính trong cuộc săn lùng dấu hiệu sự sống.
Những hành tinh này, đặc biệt là những hành tinh nằm trong “vùng ở được” quanh sao chủ – nơi nhiệt độ cho phép nước tồn tại ở dạng lỏng – đang thu hút sự chú ý đặc biệt trong việc nghiên cứu ngoại hành tinh là gì và đặc tính của chúng.
“Vùng ở được” không chỉ tùy thuộc vào loại sao chủ mà còn phụ thuộc vào độ tuổi và hoạt động của sao, ví dụ như với các sao lùn đỏ, vùng này nằm gần hơn, trong khi với các sao lớn hơn như sao lớn tuổi thì vùng ở được nằm xa hơn.
Kết luận
Deandefense vừa giải đáp Ngoại hành tinh là gì? Đó là những thế giới nằm ngoài Hệ Mặt Trời, quay quanh các ngôi sao khác với đặc tính đa dạng đến kinh ngạc. Mỗi phát hiện mới không chỉ mở rộng danh sách các thế giới xa lạ mà còn làm phong phú hiểu biết của chúng ta về quá trình hình thành và tiến hóa hành tinh.
