Hành tinh đầu tiên ngoài dải Ngân hà

Gần 5.000 "ngoại hành tinh" - những thế giới quay quanh những ngôi sao ngoài Mặt trời - đã được tìm thấy cho đến thời điểm hiện tại, nhưng tất cả chúng đều nằm trong dải Ngân hà. 

Tín hiệu hành tinh tiềm năng do kính viễn vọng Chandra X-Ray của NASA phát hiện nằm trong thiên hà Messier 51 hay thiên hà Xoáy Nước. Thiên hà Xoáy Nước là một trong những thiên hà nổi tiếng trên bầu trời. Thiên hà này nằm trong chòm sao Lạp Khuyển, cách dải Ngân hà khoảng 28 triệu năm ánh sáng.

Phát hiện bằng chứng đầu tiên về hành tinh ngoài dải Ngân hà được các nhà thiên văn học tìm thấy qua quá trình chuyển tiếp trong đó hành tinh đi qua phía trước ngôi sao, chặn một phần ánh sáng của ngôi sao và tạo ra mức độ giảm ánh sáng đặc trưng mà kính thiên văn có thể phát hiện được. Đây là kỹ thuật thường dùng để phát hiện ngoại hành tinh. 

Tiến sĩ Rosanne Di Stefano cộng sự đã tìm kiếm độ sáng của tia X nhận được từ loại thiên thể gọi là nhị phân ánh sáng tia X.

Những vật thể này thường chứa một ngôi sao neutron hoặc hố đen vũ trụ hút khí từ ngôi sao đồng hành có quỹ đạo gần. Vật chất gần sao neutron hoặc hố đen trở nên quá nóng và phát sáng ở các bước sóng tia X.

Bởi vùng tạo ra tia X sáng nhỏ nên một hành tinh đi qua phía trước ngôi sao hoặc hố đen có thể chặn hầu hết hoặc tất cả tia X giúp cho phát hiện quá trình chuyển tiếp dễ dàng hơn.

Các thành viên trong nhóm đã sử dụng kỹ thuật này để phát hiện ứng viên ngoại hành tinh mới trong hệ thống nhị phân M51-ULS-1.

“Phương pháp mà chúng tôi đã phát triển và sử dụng là phương pháp duy nhất hiện có thể thực hiện được để khám phá các hệ hành tinh trong các thiên hà khác" - Tiến sĩ Di Stefano, Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian ở Cambridge, Mỹ, nói. 

Săn tìm hành tinh trong tương lai

Hệ nhị phân M51-ULS-1 chứa một hố đen hoặc sao neutron quay quanh ngôi sao đồng hành có khối lượng gấp 20 lần Mặt trời. Sao neutron là lõi sụp đổ của những gì từng là một ngôi sao khổng lồ. 

Quá trình chuyển tiếp kéo dài khoảng 3 giờ, trong thời gian đó phát xạ tia X giảm xuống còn 0. Dựa trên thông tin này cùng những thông tin khác, các nhà thiên văn học ước tính hành tinh ứng viên vừa phát hiện có kích thước tương đương sao Thổ và quay quanh sao neutron hoặc hố đen ở khoảng cách gấp đôi so với khoảng cách của Mặt trời và sao Thổ. 

Tiến sĩ Di Stefano nhận định, các kỹ thuật đã rất thành công trong tìm kiếm những ngoại hành tinh trong dải Ngân hà không phát huy tác dụng khi quan sát những thiên hà khác. Điều này có một phần là do khoảng cách quá lớn khiến lượng ánh sáng chiếu tới kính thiên văn bị giảm đồng thời khoảng cách này cũng khiến nhiều vật thể khi quan sát từ Trái đất bị dồn vào trong một không gian nhỏ, gây khó khăn cho việc phân tích từng ngôi sao riêng lẻ. 

Với tia X, có thể chỉ có vài chục nguồn trải rộng trên toàn bộ thiên hà do đó các nhà khoa học có thể xử lý được. 

Các nhà nghiên cứu cũng thừa nhận cần nhiều dữ liệu hơn để xác minh cách giải thích của họ. Một thách thức là quỹ đạo lớn của hành tinh ứng viên vừa phát hiện khiến hành tinh này sẽ đi qua đối tượng đồng hành trong hệ nhị phân trong khoảng 70 năm khiến nỗ lực quan sát tiếp theo trong thời gian ngắn không thể thực hiện được. 

Ngoài ra, cách giải thích khác cho sự mờ đi là do đám mây bụi và khí bay qua phía trước nguồn tia X. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học cho rằng khả năng này khó xảy ra vì đặc điểm của sự kiện không khớp với đặc tính của đám mây khí.

Đồng tác giả Julia Berndtsson của Đại học Princeton, New Jersey, Mỹ, cho biết: “Chúng tôi biết mình đang đưa ra một tuyên bố thú vị và táo bạo. Vì vậy, chúng tôi hy vọng các nhà thiên văn học khác xem xét nó rất cẩn thận". 

Tiến sĩ Di Stefano lưu ý, thế hệ kính thiên văn quang học và hồng ngoại mới sẽ không thể bù đắp cho các vấn đề như nhiều thiên thể và ánh sáng kém, do vậy, các quan sát trong phổ tia X vẫn là phương pháp chính để phát hiện hành tinh ở những thiên hà khác. Tuy nhiên, bà chỉ ra rằng, một phương pháp được gọi là microlensing cũng tiềm năng phục vụ được cho việc phát hiện các hành tinh ngoài thiên hà chứa Trái đất. 

Nghiên cứu có bằng chứng về hành tinh đầu tiên được xác định ngoài thiên hà chứa Trái đất được công bố trên tạp chí Nature Astronomy.