Kepler-186f

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Kepler-186f[1][2]
Ngoại hành tinh Danh sách hệ hành tinh
Exoplanet Comparison Kepler-186 f.png
Size comparison of Kepler-186 f with Earth
Sao chủ
Sao Kepler-186
Chòm sao Thiên Nga
Xích kinh (α) 19h 54m 36,651s
Xích vĩ (δ) +43° 57′ 18,06″
Cấp sao biểu kiến (mV) 14,625
Khoảng cách 492±59 ly
(151±18[a] pc)
Khối lượng (m) 0,478±0,055[a] M
Bán kính (r) 0,472±0,052[a] R
Nhiệt độ (T) 3788±54[a] K
Độ kim loại [Fe/H] -0,28±0,10[a]
Các thông số vật lý
Bán kính (r) 1,11±0,14,[b] 1,13–1,17[c] R
Tham số quỹ đạo
Bán trục lớn (a) 0,356±0,048,[b] 0,393–0,408[c] AU
Chu kỳ quỹ đạo (P) 129,9459±0,0012[b] d
Độ nghiêng quỹ đạo (i) 89,9°
Thông tin phát hiện
Ngày phát hiện 2014
Người phát hiện
Phương pháp phát hiện Transit
Nơi phát hiện Kepler Space Observatory
Tình trạng quan sát Published refereed article
Tên khác
KOI-571.05

Kepler-186f là một hành tinh nằm ngoài Hệ Mặt Trời (ngoại hành tinh-exoplanet), quay xung quanh sao lùn đỏ Kepler-186, cách Trái Đất khoảng 500 năm ánh sáng. Đây là hành tinh đầu tiên được khám phá có bán kính tương tự bán kính Trái Đất nằm trong khu vực có thể sống được của ngôi sao khác.[4][5] Tàu vũ trụ Kepler của NASA đã phát hiện ra hành tinh này nhờ phương pháp qua mặt (ánh sáng từ một ngôi sao bị bẻ cong dưới trường hấp dẫn từ các hành tinh của nó - transit method), cùng với 4 hành tinh khác có quỹ đạo gần Kepler-186 hơn (cả 4 hành tinh này đều có kích thước lớn hơn Trái Đất). Các phân tích từ dữ liệu trong vòng 3 năm đã xác thực sự tồn tại hành tinh này. Kết quả lần đầu tiên được công bố tại một hội nghị ngày 19 tháng 3, 2014 và ngay lập tức được thông tin rộng rãi tới các phương tiện truyền thông. Ngày 17 tháng 4, 2014, tạp chí Science chính thức thông báo các thông tin đầy đủ và chính thống về Kepler-186f.[1]

Các thông số quỹ đạo và vành đai sự sống[sửa | sửa mã nguồn]

So sánh giữa Hệ Mặt Trời và Hệ Kepler-186

Kepler-186f xoay xung quanh một ngôi sao có độ sáng bằng 4% Mặt Trờichu kỳ quỹ đạo (quay quanh Kepler-186) là 129,9 ngày và bán kính quỹ đạo vào khoảng 0,36-0,4 lần so với Trái Đất (xấp xỉ bán kĩnh quỹ đạo của sao Thủy là 0,39 AU, bán kính quỹ đạo của Trái Đất bằng 1 AU - đơn vị thiên văn). Vành đai sự sống của hệ hành tinh này ước chừng vào khoảng 0,22 - 0,4 AU, nhận một nguồn sáng khoảng từ 25% đến 88% so với Trái Đất. Kepler-186f nhận khoảng 32%, mặc dù vẫn nằm trong vành đai sống nhưng gần cực ngoài, tương tự như vị trí của sao Hỏa trong Hệ Mặt Trời. 

Khối lượng, mật độ và thành phần[sửa | sửa mã nguồn]

Thông số vật lý duy nhất nhận được thông qua sự quan sát trực tiếp (bên cạnh chu kỳ quỹ đạo) là tỉ lệ bán kính của Kepler-186f so với ngôi sao của nó (tức Kepler-186) (đo được nhờ sự che khuất ánh sáng từ các ngôi sao của các hành tinh). Tỷ lệ này được xác định vào khoảng 0,021, gấp 1,11±0,14 so với Trái Đất. Bán kính của hành tinh này lớn hơn 11% và thể tích ước tính lớn gấp 1,35 lần Trái Đất.

Khối lượng Kepler-186f có thể nằm trong một khoảng rất rộng thông qua sự tính toán kết hợp giữa bán kính và mật độ dựa vào thành phần (có khả năng xuất hiện) trên hành tinh này: có thể là hành tinh kiểu Trái Đất hoặc mật độ thấp hơn như "hành tinh đại dương" với áp suất cao. Tuy nhiên, bầu khí quyển trên hành tinh này thấp hơn 1,5 lần bán kính Trái Đất (R). Các hành tinh có bán kính lớn gấp 1.5 lần Trái Đất có xu hướng tích lũy khí quyển làm cho nó có ít khả năng tồn tại sự sống.

Khối lượng Kepler-186f ước tính vào khoảng 0,32 khối lượng Trái Đất nếu nó chứa nước, băng và gấp 3,77 lần khối lượng Trái Đất nếu nó chứa hoàn toàn sắt (cả 2 giả thuyết này đều không hợp lý). Với bán kính bằng 1,11 R, nếu có thành phần tương tự Trái Đất (1/3 sắt, 2/3 là đá silic), khối lượng hành tinh này rơi vào khoảng 1,44 M⊕.

Sự hình thành, tiến hóa và khả năng tồn tại sự sống[sửa | sửa mã nguồn]

Hình vẽ về một hành tinh giống Trái Đất nằm trong vành đại sự sống. Kepler-186f có khả năng tương tự với hành tinh này (NASA/SETI/JPL)

Kepler-186 được khám phá cùng với 5 hành tinh, tuy nhiên Kepler-186 b, c, d, e (theo thứ tự tăng dần bán kính quỹ đạo) quá gần ngôi sao chủ, do đó quá nóng và ít khả năng có chứa nước dạng lỏng. 4 hành tinh còn lại đều có quỹ đạo quay đồng bộ quanh ngôi sao của nó (khóa thủy triểu), trong khi đó Kepler-186f thoát khỏi quy luật đó, do hiệu ứng thủy triều tới nó quá yếu, giúp nó kéo dài thời gian tự quay quanh trục. Bởi vì sự tiến hóa chậm chạp của các sao lùn đỏ, hệ Kepler-186 khá thấp tuổi mặc dù chúng cũng tồn tại tới vài tỉ năm. Nếu Kepler-186f tiến tới gần Kepler-186 hơn so với khoảng cách từ Trái Đất tới Mặt Trời, nó sẽ kéo dài thời gian tự quay quanh trục, khi đó một ngày của nó có thể kéo dài hơn một tuần hay thậm chí một tháng. 

Độ nghiêng của Kepler-186f có vẻ như rất nhỏ nên nó không có các mùa như trên Trái Đất. Quỹ đạo của nó cũng gần với hình tròn, do đó cũng không có các mùa được tạo ra nhờ sự lệch tâm như tại sao Hỏa. Tuy vậy, độ nghiêng của nó có thể lên tới 23 độ, nếu có một hành tinh khác chưa phát hiện nằm giữa nó và Kepler-186e, mà các mô phỏng và ước tính cho thấy có tồn tại ít nhất một hành tinh thỏa mãn điều kiện trên. Nếu thực sự có một hành tinh như vậy, nó không thể có khối lượng lớn hơn Trái Đất nên có thể gây ra sự bất ổn trong quỹ đạo.

Việc Kepler-186f nằm trong vành đai sự sống không đảm bảo việc nó chắc chắn có sự sống. Vấn đề đó còn phụ thuộc vào thành phần khí quyển, vẫn đang là bí ẩn với chúng ta. Khoảng cách của Kepler-186f đến Trái Đất quá xa, cho nên khí quyển của nó không thể được phân tích qua các kính thiên văn đương thời hoặc các thế hệ tiếp theo như kính thiên văn James Webb Space. Thành phần các chất khí như ni tơ, cácbon điôxít và nước trên hành tinh này chưa được xác định. Nhiệt độ bề mặt của Kepler-186f sẽ vào khoảng 273K (0 độ C), nếu nó có ít nhất 0,5 đến 5 bar (đơn vị tính áp lực, = 100000 Pa) CO và từ 0 đến 10 bar N2 trong khí quyển.

Mục tiêu của SETI[sửa | sửa mã nguồn]

Như một phần của sứ mệnh tìm kiếm nền văn minh ngoài Trái Đất, Allen Telescope Array đã lắng nghe các tín hiệu radio phát ra từ hệ Kepler-186 một tháng bắt đầu từ 17 tháng 4, 2014. Đến nay vẫn chưa có một thông tin nào về một nền công nghệ ngoài Trái Đất được phát hiện.  Để có thể phát hiện được các tín hiệu này thông qua radio, trong điều kiện thuận lợi là truyền đẳng hướng, cần một cỗ máy nhạy gấp 10 lần so với kính thiên văn Arecibo Observatory. Với khoảng cách 492 năm ánh sáng, nếu có tín hiệu nào được phát hiện tại Trái Đất vào thời điểm hiện tại thì nó đã được phát ra từ Kepler-186 492 năm về trước (năm 1522).

Các nghiên cứu trong tương lai[sửa | sửa mã nguồn]

Với khoảng cách gần 500 năm ánh sáng, Kepler-186f quá xa và ngôi sao của nó quá mờ để những kính thiên văn hiện tại hoặc trong tương lại gần có thể xác định được khối lượng cũng như khí hậu của nó. Tuy nhiên, những khám phá về Kepler-186f cũng đã cho chúng ta thấy nó là một hành tinh có kích thước gần bằng Trái Đất và cũng nằm trong vành đai sự sống. Tàu thiên văn Kepler chỉ có khả năng tập trung vào những vùng nhỏ đơn độc của bầu trời, nhưng những kính thiên văn không gian tìm kiếm hành tinh ở các thế hệ tiếp theo, như TESS và CHEOPS, sẽ giải được bài toán với những ngôi sao hàng xóm của Hệ Mặt Trời. Các ngôi sao này, với những hành tinh của nó, sẽ được nghiên cứu bởi kính thiên văn James Webb Space, và những vùng rộng lớn hơn và rõ ràng hơn sẽ được khám phá, khi đó chúng ta có thể biết được khối lượng cũng như thành phần khí quyển của các hành tinh này.

So sánh với các hành tinh nhẹ nằm trong vành đai sự sống đã được biết đến[sửa | sửa mã nguồn]

Hành tinh có kích thước giống Trái Đất nhất và nằm trong vành đai sống đã được biết đến là Kepler-62f với bán kính bằng 1,4 R. Tuy nhiên, hành tinh này có khả năng rất khác Trái Đất, vì mặc dù bán kính chỉ lớn 1,4 lần, thể tích của nó lớn hơn rất nhiều thể tích Trái Đất, và trong trường hợp thành phần cấu tạo như nhau, trọng lượng cũng sẽ tăng lên. Một hành tinh có bán kính bằng 1,1 R sẽ có thể tích bằng 1,3 lần, nhưng 1 hành tinh có bán kính bằng 1,4 R thì thể tích của nó tăng đến 3 lần thể tích Trái Đất, và tất nhiên, để vừa vặn với cái khuôn khổng lồ, khối lượng của hành tinh đó cũng tăng lên đáng kể.

Một nghiên cứu về sự phát triển của khí quyển trên các hành tinh có kích thước tương tự Trái Đất và nằm trong vành đai sự sống trong các sao thuộc lớp G (xem Phân loại sao) cho thấy, các hành tinh có bán kính nằm trong khoảng 0,8-1,15 R, đủ nhỏ để làm bay hơi bầu khí quyển nguyên thủy (primary atmosphere) có chứa nhiều hyđrô và hêli, nhưng cũng đủ lớn để giữ lại khí quyển thứ 2 (secondary atmosphere) chứa nhiều khí cần thiết cho tồn tại sự sống như H2O, CO2, CH4, NH3, SO2     

Các hành tinh giống Trái Đất nằm trong vành đai sự sống thuộc các hệ hành tinh có ngôi sao trung tâm giống Mặt Trời.[sửa | sửa mã nguồn]

Bảng sau đây so sánh Kepler-186f với các hành tinh có khả năng tồn tại sự sống khác:

Danh pháp theo Kepler Stellar Luminosity (LSun) Bán kính sao (RSun) Metallicity (dex) Kepler Object of Interest Bán kính hành tinh (REarth) Bán trục lớn (AU) Chu kỳ quỹ đạo (days) Insolation (% so với Trái Đất)
KIC 5091808 0.69 0.83 −0.82 KOI 5123.01 1.09 0.77 289 116%
KIC 11654039 1.09 0.97 −0.14 KOI 5927.01 1.24 1.13 436 85%
KIC 10663976 0.44 0.73 −0.46 KOI 5819.01 1.29 0.95 381 49%
KIC 11465869 0.53 0.74 −0.28 KOI 5904.01 0.77 0.86 323 72%
KIC 8570210 0.67 0.80 −0.42 KOI 5545.01 1.05 1.25 541 43%
KIC 8120608 0.04 0.47 −0.28 KOI-571.05 1.11 0.36 130 31%

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ a ă â b c Table S1, Supplementary Material[1]
  2. ^ a ă â Table S2, Supplementary Material[1]
  3. ^ a ă Range from Table 2[3]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ a ă â b Quintana, E. V.; Barclay, T.; Raymond, S. N.; Rowe, J. F.; Bolmont, E.; Caldwell, D. A.; Howell, S. B.; Kane, S. R.; Huber, D.; Crepp, J. R.; Lissauer, J. J.; Ciardi, D. R.; Coughlin, J. L.; Everett, M. E.; Henze, C. E.; Horch, E.; Isaacson, H.; Ford, E. B.; Adams, F. C.; Still, M.; Hunter, R. C.; Quarles, B.; Selsis, F. (18 tháng 4 năm 2014). “An Earth-Sized Planet in the Habitable Zone of a Cool Star”. Science 344 (6181): 277–280. arXiv:1404.5667. doi:10.1126/science.1249403.  sửa
    “Bản miễn phí” (PDF). Bản gốc lưu trữ ngày 18 tháng 4 năm 2014. 
  2. ^ Johnson, Michele; Harrington, J.D. (ngày 17 tháng 4 năm 2014). “NASA's Kepler Discovers First Earth-Size Planet In The 'Habitable Zone' of Another Star”. NASA. Bản gốc lưu trữ ngày 17 tháng 4 năm 2014. 
  3. ^ Bolmont, Emeline; Raymond, Sean N.; von Paris, Philip; Selsis, Franck; Hersant, Franck; Quintana, Elisa V.; Barclay, Thomas (Submitted ngày 16 tháng 4 năm 2014). Formation, tidal evolution and habitability of the Kepler-186 system 1404. arXiv. tr. 4368. arXiv:1404.4368. Bibcode:2014arXiv1404.4368B. 
  4. ^ Klotz, Irene (ngày 20 tháng 3 năm 2014). “Scientists Home In On Earth-Sized Exoplanet”. Discovery Communications. Bản gốc lưu trữ ngày 18 tháng 4 năm 2014. 
  5. ^ Woollaston, Victoria (ngày 24 tháng 3 năm 2014). “Has NASA found a new Earth? Astronomer discovers first same-sized planet in a 'Goldilocks zone' that could host alien life”. Daily Mail. Bản gốc lưu trữ ngày 25 tháng 3 năm 2014. 

Tọa độ: Bản đồ bầu trời 19h 54m 36.651s, +43° 57′ 18.06″