Hành tinh biến mất đầu tiên trượt khỏi tầm nhìn ngay khi kính TESS đang theo dõi

Một hành tinh khổng lồ mà kính thiên văn không gian TESS của NASA từng theo dõi khi nó đi qua trước mặt ngôi sao chủ, hết lần này đến lần khác, đã ngừng đi qua. Mỗi lần băng qua đều ngắn hơn và nông hơn khi quỹ đạo của hành tinh trượt dần về phía rìa ngôi sao, cho đến khi tín hiệu giảm sáng đặc trưng không còn xuất hiện nữa. Hành tinh này không bị phá hủy hay nuốt chửng. Quỹ đạo của nó đang nghiêng đi, và các nhà thiên văn đã bắt được khoảnh khắc nó nghiêng ra khỏi đường ngắm với Trái Đất.

Điều này khiến nó trở thành hành tinh đầu tiên được xác nhận quay quanh một ngôi sao đơn lẻ có các lần băng qua được ghi nhận là đã biến mất, theo một nhóm nghiên cứu do UCLA dẫn đầu công bố trên The Astrophysical Journal Letters. Thủ phạm có khả năng nhất là một hành tinh khổng lồ thứ hai mà chưa ai nhìn thấy trực tiếp. Quỹ đạo nghiêng của nó kéo theo hành tinh láng giềng và khiến cả hai quỹ đạo chao đảo như một con quay. Các nhà thiên văn thường suy luận những thay đổi như thế này trong hàng thế kỷ; ở đây, nó diễn ra trong phạm vi một sứ mệnh không gian duy nhất.

Hành tinh biến mất là TOI-2535 b, một Sao Mộc nóng: một hành tinh khí khổng lồ có chiều rộng bằng khoảng 0,84 lần Sao Mộc, quay quanh một ngôi sao lùn cam già cách chúng ta khoảng 1.000 năm ánh sáng. Nó hoàn thành một vòng quỹ đạo trong khoảng 8,2 ngày, nhanh hơn khoảng mười lần so với Sao Thủy quay quanh Mặt Trời. Hàng trăm Sao Mộc nóng đã được biết đến. Hành tinh này nổi bật vì các lần băng qua của nó liên tục đến sớm hoặc muộn tới sáu giờ, một dấu hiệu cho thấy có thứ gì đó khác trong hệ đang kéo nó.

“Đây là ví dụ cực đoan nhất mà chúng tôi từng thấy vì hai hành tinh tương tác rất mạnh,” Samuel Yee, Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ 51 Pegasi b tại UCLA và là tác giả tương ứng của bài báo, cho biết. “Quỹ đạo của hành tinh đang nghiêng nhanh đến mức lần băng qua của nó biến mất ngay khi chúng tôi đang theo dõi.”

Cách TESS bắt được một hành tinh trượt khỏi tầm quan sát

Một lần băng qua chỉ xảy ra khi quỹ đạo của hành tinh thẳng hàng gần như chính xác với đường ngắm của chúng ta, để hành tinh đi qua giữa ngôi sao của nó và Trái Đất và chặn một phần nhỏ ánh sáng. TESS săn tìm những phần nhỏ ánh sáng đó trên hàng triệu ngôi sao. Nó quay lại TOI-2535 trong năm đợt quan sát riêng biệt kéo dài bảy năm, và các kính thiên văn mặt đất đã lấp đầy các lần băng qua giữa các đợt đó, bao gồm các đài quan sát nhỏ ở Croatia, Chile, Thụy Sĩ và Australia.

Nhóm nghiên cứu đã đo hai thứ cho mỗi lần băng qua. Một là thời gian, được xác định chính xác đến hai hoặc ba phút và so sánh với lịch trình mà một quỹ đạo hoàn hảo đều đặn sẽ tuân theo. Thứ hai là hình dạng. Một đường đi qua giữa ngôi sao tạo ra một tín hiệu giảm sáng dài và sâu, trong khi đường đi gần rìa tạo ra một tín hiệu ngắn, nông, lướt qua. Các nhà thiên văn gọi đường cắt ngang đó là tham số va chạm, và đối với TOI-2535 b, nó tăng đều đặn từ đợt quan sát này sang đợt quan sát tiếp theo.

Được tái dựng, đường đi của hành tinh dường như đã quét qua hơn một nửa bề mặt ngôi sao, băng qua xích đạo sao trên đường tiến tới rìa. Trong dữ liệu TESS mới nhất, không có lần băng qua nào ở bất kỳ đâu trong cửa sổ mà lẽ ra hành tinh phải xuất hiện, ngay cả khi tính đến dao động thời gian sáu giờ của nó. Để kiểm tra kết quả trống rỗng đó, nhóm nghiên cứu đã cấy các lần băng qua giả vào dữ liệu: một hành tinh hầu như lướt qua rìa vẫn sẽ được phát hiện khoảng một nửa thời gian.

Các phép đo dao động tới lui của ngôi sao bằng máy quang phổ NEID trên kính thiên văn WIYN 3,5 mét tại Kitt Peak, Arizona, chỉ ra một hành tinh có khối lượng xấp xỉ Sao Mộc trên quỹ đạo băng qua. Chúng cũng mang theo độ tán xạ thêm mà một hành tinh đơn lẻ không thể giải thích được.

Một người láng giềng chưa ai thấy

Các tác giả đã mô hình hóa các dao động thời gian và các lần băng qua thu hẹp lại với nhau. Cả hai đều phù hợp với một hành tinh đồng hành gần đó có quỹ đạo nghiêng ít nhất năm độ so với quỹ đạo của TOI-2535 b. Khi hai quỹ đạo nghiêng như vậy, các mặt phẳng của chúng từ từ xoay quanh, giống như cách trục của một con quay vẽ một vòng tròn, và đường đi của hành tinh băng qua trôi dạt trên bề mặt ngôi sao chủ của nó.

Người đồng hành ẩn giấu có lẽ ít nhất nặng bằng Sao Thổ. Nó dường như cũng nằm trong hoặc gần một cộng hưởng, nghĩa là hai chu kỳ quỹ đạo tạo thành một tỷ lệ đơn giản. Các giải pháp phù hợp nhất tập trung quanh tỷ lệ 2:1 và 3:2, mặc dù 3:1 và 4:1 cũng vẫn có thể xảy ra. Điều đó sẽ khiến hệ thống này trở nên kỳ lạ gấp đôi: các Sao Mộc nóng hiếm khi có láng giềng gần, và khi có, láng giềng hầu như luôn là một hành tinh nhỏ, không phải là một hành tinh khổng lồ thứ hai.

Đồng tác giả Erik Petigura so sánh hiệu ứng này với nhật thực. “Nếu quỹ đạo của Mặt Trăng quanh Trái Đất thẳng hàng hoàn hảo với quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời, chúng ta sẽ thấy nhật thực hàng tháng,” ông nói. “Nhưng vì quỹ đạo của Mặt Trăng bị nghiêng, nhật thực ít phổ biến hơn.”

Nhanh hơn bất kỳ độ nghiêng hành tinh nào từng thấy trước đây

Các hành tinh khác đã từng bị bắt gặp thay đổi lần băng qua của chúng, nhưng chậm hơn. TOI-216 b và K2-146 c đã chuyển từ lướt qua sang băng qua hoàn toàn trong 4,5 và ba năm, và một hành tinh trong hệ TOI-4504 bắt đầu băng qua ba năm sau khi các nhà thiên văn lần đầu tiên quan sát nó. Các mặt phẳng quỹ đạo trong TOI-4504 và TOI-216 xoay quanh theo chu kỳ khoảng 250 và 150 năm. Các mô hình phù hợp với TOI-2535 chỉ ra một chu kỳ hàng thập kỷ.

Dao động thời gian sáu giờ của nó, khoảng 3% chu kỳ quỹ đạo, là một trong những dao động lớn nhất từng thấy đối với một hành tinh khổng lồ chu kỳ ngắn. Những thay đổi như vậy rất hiếm: một cuộc tìm kiếm trên 561 hệ thống từ sứ mệnh Kepler của NASA chỉ tìm thấy 15 hệ có thay đổi đáng kể dài hạn về thời gian băng qua. Các hệ nhiều hành tinh nhỏ gọn cũng có xu hướng phẳng, với các quỹ đạo thẳng hàng trong vòng 1 hoặc 2 độ.

Đã có một gợi ý trước đó về một màn biến mất. Một ứng cử viên Kepler có tên KOI-120.01 đã mờ dần và biến mất trong sứ mệnh đó, nhưng hệ thống của nó chứa ít nhất hai ngôi sao, và tín hiệu có thể đến từ một cặp sao che khuất lẫn nhau chứ không phải một hành tinh. TOI-2535 b là trường hợp rõ ràng hơn: một hành tinh chắc chắn là có thật và vẫn ở đó, chỉ đơn giản là không còn thẳng hàng với chúng ta nữa.

Điều mà sự biến mất không giải quyết được

Danh tính của người láng giềng là câu hỏi lớn nhất còn bỏ ngỏ. Không có giải pháp đơn lẻ nào phù hợp duy nhất với dữ liệu, vì vậy khối lượng của nó, chu kỳ quỹ đạo của nó và liệu nó quay quanh bên trong hay bên ngoài Sao Mộc nóng vẫn chưa được biết. Một số cấu hình với độ nghiêng rất lớn, lên tới khoảng 60 độ, phù hợp với dữ liệu trong các đợt chạy ngắn nhưng có xu hướng sụp đổ trong các mô phỏng dài, điều này ủng hộ các độ nghiêng nhẹ hơn.

Độ nghiêng tối thiểu năm độ cũng phụ thuộc vào hành tinh vô hình đó. Nếu được xác nhận, TOI-2535 sẽ gia nhập một danh sách ngắn các hệ nhỏ gọn có quỹ đạo lệch nhau như vậy. Ngôi sao chủ tự nó mang đến một câu đố riêng: nó là một sao lùn cam già có khối lượng bằng khoảng 0,86 lần Mặt Trời, di chuyển đủ nhanh để rất có thể nó thuộc về đĩa dày của Ngân Hà, một quần thể sao già hơn, mặc dù việc xác định tuổi của nó cần các phép đo về thành phần hóa học của nó.

Sau đó là sự hình thành. Một Sao Mộc nóng với một người bạn đồng hành khổng lồ gần như vậy không thể bị ném vào bên trong trên một quỹ đạo kéo dài, con đường được cho là tạo ra hầu hết các Sao Mộc nóng. Một sự trôi dạt chậm vào bên trong qua đĩa khí xung quanh ngôi sao trẻ giải thích cho cộng hưởng, nhưng đĩa đó cũng lẽ ra đã làm phẳng các quỹ đạo. Một thứ gì đó sau đó phải đã làm nghiêng chúng, và bài báo liệt kê các cơ chế ứng cử viên mà không chọn một cơ chế nào.

“Bởi vì TOI-2535 b có một người láng giềng gần, nó có lẽ đã di cư bằng cách xoắn ốc chậm vào bên trong thay vì bị ném vào,” Yee nói. “Chúng ta có thể đang thấy một kênh hình thành không xảy ra thường xuyên nhưng rất thú vị.”

Các câu hỏi độc giả thường hỏi về hành tinh biến mất

Hành tinh biến mất là gì?

Đó là một hành tinh mà các lần băng qua của nó, những tín hiệu giảm sáng nhỏ mà nó gây ra khi băng qua ngôi sao của nó, ngừng xảy ra. TOI-2535 b là trường hợp đầu tiên được xác nhận xung quanh một ngôi sao đơn lẻ. Hành tinh vẫn tồn tại; quỹ đạo của nó đã nghiêng đến mức nó không còn đi qua giữa ngôi sao của nó và Trái Đất nữa.

Tại sao TOI-2535 b ngừng băng qua?

Lực hấp dẫn của một hành tinh láng giềng ẩn giấu trên một quỹ đạo nghiêng khiến cả hai quỹ đạo tuế sai, hay xoay quanh như một con quay chao đảo. Trong bảy năm quan sát của TESS, đường đi của hành tinh đã trượt từ giữa bề mặt ngôi sao ra rìa và sau đó ra khỏi nó.

Liệu TOI-2535 b có băng qua trở lại không?

Có, nhưng không sớm đâu. Nhóm UCLA dự kiến hành tinh sẽ băng qua ngôi sao của nó một lần nữa trong khoảng 30 đến 50 năm nữa. Người láng giềng ẩn giấu của nó có thể xuất hiện sớm hơn, nếu quỹ đạo nghiêng của chính nó thẳng hàng với Trái Đất trước.

Điều gì tiếp theo

TESS đã quan sát hệ thống từ tháng 4 năm 2019 đến tháng 3 năm 2026, và các lần băng qua đã biến mất trong đợt cuối cùng vào tháng 3. Nghiên cứu được công bố vào ngày 9 tháng 11 năm 2026. Chỉ với bốn năm dữ liệu TESS đầu tiên, nhóm nghiên cứu lưu ý, các lần băng qua thu hẹp sẽ không được phát hiện một cách chắc chắn, và đường cơ sở ngày càng tăng của TESS sẽ giúp tìm ra nhiều hệ thống như thế này hơn. Việc xác định người láng giềng sẽ cần các phép đo dao động của ngôi sao được lấy mẫu dày đặc hơn. Bản thân hành tinh sẽ không băng qua ngôi sao của nó trong 30 đến 50 năm nữa, vì vậy người bạn đồng hành ẩn giấu của nó có thể là thứ tiếp theo mà bất kỳ ai nhìn thấy.

Tài liệu tham khảo: Yee et al., “A TESS Disappearing Act: The Vanishing Transits of TOI-2535 b,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aeb4a4

Thẻ: thiên văn học, nasa, ngoại hành tinh, TESS, sao Mộc nóng, TOI-2535 b