Các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng hầu hết các ngôi sao trong vũ trụ đều có hệ hành tinh riêng, và với sự phát triển của các công nghệ quan sát hiện đại, số lượng ngoại hành tinh (hành tinh ngoài hệ Mặt Trời) được xác nhận đã vượt qua con số 5.000. Trong số đó, có những hành tinh có đặc điểm tương tự Trái Đất, được gọi là “Siêu Trái Đất” (Super Earth) nếu chúng lớn hơn Trái Đất. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng nhỏ hơn Trái Đất? Các nhà khoa học đã đặt cho chúng một cái tên mới: “Trái Đất Mini” (Mini Earth). Mặc dù những hành tinh nhỏ hơn Trái Đất này không phổ biến, nhưng gần đây, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra bốn “thành viên” mới của gia đình này, quay quanh một ngôi sao cách chúng ta chưa đầy 6 năm ánh sáng.
Theo một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters , bốn ngoại hành tinh này nằm trong hệ hành tinh của Sao Barnard, một ngôi sao lùn đỏ thuộc chòm sao Xà Phu (Ophiuchus). Sao Barnard được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1916 bởi nhà thiên văn học Edward Barnard và là một trong những ngôi sao gần Mặt Trời nhất, chỉ đứng sau ba ngôi sao trong hệ sao Alpha Centauri. Với khối lượng bằng khoảng 16% khối lượng Mặt Trời và bán kính chỉ khoảng 19% Mặt Trời, Barnard là một ngôi sao mờ nhạt nhưng đã thu hút sự chú ý của các nhà thiên văn học trong suốt nhiều thập kỷ qua.
Ban đầu, các quan sát cho thấy Barnard có hiện tượng “dao động” định kỳ, điều này thường chỉ ra sự tồn tại của một hành tinh lớn có lực hấp dẫn đủ mạnh để tác động đến chuyển động của ngôi sao. Giả thuyết ban đầu cho rằng hệ hành tinh của Barnard có một hành tinh khí khổng lồ tương tự như Sao Mộc. Tuy nhiên, để kiểm chứng điều này, các nhà khoa học đã sử dụng nhiều kính viễn vọng và thiết bị quan sát tiên tiến để theo dõi Barnard một cách chi tiết hơn.
Từ năm 2019 đến 2022, một nhóm các nhà thiên văn học đã sử dụng Đài thiên văn Gemini ở Hawaii, lắp đặt máy quang phổ chính xác MAROON-X để tiến hành quan sát Sao Barnard trong suốt 112 đêm. Trong khi đó, một nhóm khác đã sử dụng thiết bị ESPRESSO trên Kính viễn vọng Rất Lớn (VLT) ở Chile để thực hiện một cuộc khảo sát độc lập. Sau khi phân tích dữ liệu, họ phát hiện ra rằng “sự dao động” của Barnard không phải do một hành tinh khí khổng lồ gây ra, mà là do bốn hành tinh nhỏ hơn nhiều so với Trái Đất.
Dựa trên tính toán của các nhà thiên văn học, cả bốn hành tinh này đều có kích thước tương tự nhau, với đường kính dao động trong khoảng 20% đến 30% đường kính Trái Đất. Về khối lượng, chúng nặng gấp khoảng bốn lần Sao Thủy, hành tinh nhỏ nhất trong hệ Mặt Trời. Với kích thước nhỏ bé như vậy, các nhà khoa học xếp chúng vào nhóm “Trái Đất Mini”, những hành tinh có bề mặt rắn nhưng nhỏ hơn Trái Đất đáng kể.
Câu hỏi quan trọng tiếp theo là liệu những hành tinh này có thể hỗ trợ sự sống hay không. Theo các nhà thiên văn học, cả bốn hành tinh đều có chu kỳ quỹ đạo chỉ vài ngày, điều đó có nghĩa là chúng quay rất gần ngôi sao chủ của mình. Sự gần gũi này khiến chúng phải chịu tác động mạnh mẽ từ bức xạ sao, dẫn đến nhiệt độ cực kỳ cao và điều kiện khắc nghiệt. Hơn nữa, chúng rất có thể bị khóa thủy triều, tức là chỉ có một mặt luôn hướng về ngôi sao, giống như Mặt Trăng luôn quay một mặt về phía Trái Đất. Điều này có thể dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ khắc nghiệt giữa hai bán cầu của hành tinh. Do đó, các nhà khoa học cho rằng không có hành tinh nào trong số bốn “Trái Đất Mini” này đủ điều kiện để hỗ trợ sự sống theo cách mà chúng ta biết.
Một khía cạnh thú vị khác của nghiên cứu là quỹ đạo của Sao Barnard . Dữ liệu quan sát chỉ ra rằng Barnard đang dần tiến gần về phía Mặt Trời. Theo các nhà thiên văn học, khoảng năm 11.800 sau Công nguyên, Barnard sẽ đạt điểm gần Mặt Trời nhất, ở khoảng cách chỉ 3,75 năm ánh sáng. Khi đó, nó sẽ trở thành ngôi sao gần Mặt Trời nhất, thậm chí gần hơn cả hệ sao Alpha Centauri hiện tại. Tuy nhiên, sau đó Barnard sẽ tiếp tục di chuyển xa khỏi Mặt Trời theo quỹ đạo của nó.
Phát hiện này không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về hệ hành tinh của Sao Barnard mà còn mở rộng hiểu biết của chúng ta về các ngoại hành tinh có kích thước nhỏ hơn Trái Đất. Dù không có khả năng tồn tại sự sống, nhưng bốn “Trái Đất Mini” này cung cấp dữ liệu quý giá để nghiên cứu cách các hành tinh nhỏ hình thành và tiến hóa trong vũ trụ.
Trong tương lai, nếu công nghệ vũ trụ của nhân loại tiếp tục phát triển, có thể chúng ta sẽ có cơ hội khám phá trực tiếp những ngoại hành tinh gần Hệ Mặt Trời này. Những sứ mệnh liên sao như Breakthrough Starshot, với mục tiêu gửi tàu thăm dò siêu nhỏ đến hệ Alpha Centauri, có thể là tiền đề cho các chuyến du hành đến Sao Barnard trong hàng nghìn năm tới. Nếu điều đó xảy ra, nhân loại có thể tận mắt chứng kiến những bí ẩn về bốn “Trái Đất Mini” mới được phát hiện và khám phá xem liệu có điều gì đặc biệt đang chờ đợi chúng ta ở đó.
