Từ lâu, sao lùn trắng (những tàn tích thiên thể của các ngôi sao đã cạn kiệt nhiên liệu) không được xem là những vật chủ tiềm năng cho các ngoại hành tinh có thể ở được. Suy nghĩ phổ biến cho rằng vì chúng không còn diễn ra quá trình hợp nhất hạt nhân nên khó có thể cung cấp điều kiện phù hợp cho sự sống phát triển.
Tuy nhiên, một nghiên cứu mới của các nhà khoa học tại Đại học California, Irvine đã thách thức quan niệm này. Bằng cách sử dụng các mô hình khí hậu tiên tiến, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng các hành tinh quay quanh sao lùn trắng có thể ấm hơn so với các hành tinh tương tự xung quanh những ngôi sao giống Mặt Trời . Phát hiện này mở ra một hướng đi mới trong việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất, đặc biệt khi có đến 10 tỷ sao lùn trắng trong Dải Ngân hà.
Nghiên cứu do phó giáo sư Aomawa Shields dẫn đầu, được công bố trên The Astrophysical Journal , đã so sánh khí hậu của các hành tinh quay quanh hai loại sao khác nhau: một là sao lùn trắng giả định đang ở giai đoạn cuối vòng đời, hai là Kepler-62 (một ngôi sao dãy chính có đặc điểm gần giống Mặt Trời) . Kết quả mô phỏng khí hậu toàn cầu 3D cho thấy một bất ngờ lớn: một ngoại hành tinh quay quanh sao lùn trắng có thể ấm hơn đáng kể so với một hành tinh tương tự trong hệ Kepler-62, dù cả hai nhận được lượng năng lượng tương đương từ ngôi sao chủ.
Trước đây, giới khoa học ít quan tâm đến khả năng của sao lùn trắng trong việc duy trì sự sống. Những ngôi sao này không còn thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân, chỉ phát ra nhiệt lượng còn sót lại từ lớp vỏ bên ngoài. Nhưng các mô phỏng mới lại cho thấy rằng, nếu một hành tinh đá tồn tại trong vùng có thể ở được của sao lùn trắng, nó có thể có điều kiện thuận lợi hơn so với dự đoán trước đây. Điều này mở ra một câu hỏi lớn: Liệu các thiên thể từng bị bỏ qua này có thể là mục tiêu tìm kiếm sự sống trong vũ trụ hay không?
Aomawa Shields, phó giáo sư vật lý và thiên văn học UC Irvine, đứng đầu một nghiên cứu so sánh khí hậu của hai ngoại hành tinh.
Một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến nhiệt độ của hành tinh là tốc độ quay. Vùng có thể ở được của một sao lùn trắng (khu vực mà một hành tinh có thể duy trì nước lỏng trên bề mặt) nằm rất gần sao chủ hơn so với vùng tương tự xung quanh các ngôi sao lớn hơn như Kepler-62. Điều này khiến các hành tinh quay quanh sao lùn trắng có chu kỳ quay nhanh hơn đáng kể. Cụ thể, nghiên cứu cho thấy một hành tinh quay quanh sao lùn trắng có thể có chu kỳ quay chỉ khoảng 10 giờ, trong khi một hành tinh quay quanh Kepler-62 có thể mất đến 155 ngày để hoàn thành một vòng quay.
Tốc độ quay ảnh hưởng mạnh đến khí hậu của hành tinh thông qua sự phân bố của các đám mây và hiệu ứng nhà kính. Khi một hành tinh quay quá chậm, như trong hệ Kepler-62, một lượng lớn mây nước lỏng có thể tích tụ ở mặt ban ngày, phản xạ nhiệt lượng ra ngoài không gian và làm hành tinh nguội đi đáng kể. Ngược lại, một hành tinh quay nhanh quanh sao lùn trắng sẽ có sự lưu thông khí quyển mạnh hơn, ngăn chặn sự hình thành của các lớp mây dày đặc, giúp hành tinh giữ lại nhiều nhiệt hơn.
Do nằm gần sao chủ, các hành tinh quay quanh sao lùn trắng và Kepler-62 nhiều khả năng bị khóa thủy triều, điều này có nghĩa là chúng luôn quay một mặt về phía sao chủ, giống như cách Mặt Trăng luôn hướng một mặt về Trái Đất. Điều này tạo ra một môi trường có ban ngày vĩnh viễn và ban đêm vĩnh viễn trên hành tinh. Tuy nhiên, sự khác biệt về tốc độ quay dẫn đến tác động khác nhau đến khí hậu của hai hệ thống.
Với chu kỳ quay dài của hành tinh Kepler-62, một lượng lớn mây sẽ tích tụ ở mặt ban ngày, làm giảm nhiệt độ tổng thể và khiến hành tinh lạnh hơn mức tối ưu. Ngược lại, hành tinh quay quanh sao lùn trắng có tốc độ quay nhanh đến mức không có đủ thời gian để hình thành lớp mây dày. Nhờ đó, nó có thể duy trì nhiệt lượng tốt hơn, giúp bề mặt ấm áp hơn và có nhiều khu vực có thể sinh sống hơn.
Shields nhận định: “Hành tinh quay quanh Kepler-62 có quá nhiều mây ở mặt ban ngày, dẫn đến hiện tượng làm lạnh quá mức và làm giảm đáng kể diện tích bề mặt có thể ở được. Ngược lại, hành tinh quay quanh sao lùn trắng không có thời gian để tích tụ mây dày, giữ nhiệt tốt hơn và tạo ra điều kiện thuận lợi hơn cho sự sống”.
Hiệu ứng nhà kính cũng đóng vai trò quan trọng. Với ít mây hơn vào ban ngày, hành tinh quay quanh sao lùn trắng hấp thụ nhiều nhiệt hơn, trong khi vào ban đêm, hiệu ứng nhà kính mạnh mẽ giúp giữ lại nhiệt lượng, ngăn cản bề mặt bị đóng băng. Điều này khiến nhiệt độ tổng thể của hành tinh ổn định và có thể duy trì nước lỏng lâu dài.
Phát hiện này có ý nghĩa lớn trong lĩnh vực sinh học vũ trụ. Trước đây, các nhà khoa học thường tập trung tìm kiếm sự sống quanh các ngôi sao dãy chính, đặc biệt là những ngôi sao tương tự Mặt Trời . Nhưng với hàng tỷ sao lùn trắng trong thiên hà của chúng ta, việc khám phá khả năng của những ngôi sao này có thể mở rộng đáng kể phạm vi tìm kiếm các thế giới có thể sinh sống.
Shields nhấn mạnh: “Những kết quả này cho thấy rằng môi trường sao lùn trắng, từng được xem là không thích hợp cho sự sống, có thể đem lại những cơ hội mới để nghiên cứu về các ngoại hành tinh và sinh học thiên văn. Khi các công nghệ quan sát tiên tiến như Kính viễn vọng Không gian James Webb đi vào hoạt động, chúng ta có thể đang bước vào một giai đoạn hoàn toàn mới, nơi mà chúng ta bắt đầu xem xét một lớp thế giới mới xung quanh các sao lùn trắng”.
Nghiên cứu này không chỉ thay đổi cách chúng ta nhìn nhận về khả năng sinh sống của các hành tinh mà còn mở ra những hướng đi mới cho việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất. Với số lượng khổng lồ của sao lùn trắng trong thiên hà, đây có thể là một cơ hội chưa từng được khai thác, mang lại hy vọng mới trong công cuộc tìm kiếm những thế giới có thể có sự sống.
