Hệ Mặt Trời của chúng ta chứa 4 hành tinh có vành đai bao xung quanh, vậy còn các "hệ mặt trời" khác thì sao? Các vành hành tinh xuất hiện nhiều trong Hệ Mặt Trời – các hành tinh nhóm ngoài đều có vành, từ Sao Mộc đến Sao Hải Vương. Nhưng chỉ duy nhất một hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời là J1407b được xác nhận là có hệ vành đai (được phát hiện bởi các vành đai lớn đến mức vượt quá khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất).
Các nhà thiên văn học đang bắt đầu tiến gần đến đáp án cho câu hỏi quan trọng xuất hiện từ việc khó tìm ra vành đai ở các hành tinh khác: Vành của các ngoại hành tinh không được tìm thấy ngay vì chúng quá khó quan sát hay đơn giản là chúng vô cùng hiếm?
Nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi Masataka Aizawa của Đại học Tokyo đã công bố trên Astronomical Journal ngày 31/3 cũng như được nhấn mạnh bởi Hội Thiên văn Mỹ giúp kiểm chứng khả năng có các vành quanh một số hành tinh có chu kỳ quá cảnh dài. Những hành tinh này nằm ở vị trí khá xa so với sao mẹ của chúng và do đó cho phép vành đai có thể tồn tại trong thời gian dài. Những hành tinh nằm gần sao mẹ phải chịu đựng điều kiện nhiệt độ quá cao khiến các vành băng không thể tồn tại được lâu. Nhìn chung, các vành hành tinh có khối lượng không đáng kể so với hành tinh đó và sao mẹ nên việc phát hiện ra chúng qua ảnh hưởng hấp dẫn là gần như không thể. Tuy nhiên, những phương pháp khác hứa hẹn mang đến nhiều kết quả như tìm dấu hiệu vành đai qua sự quá cảnh của hành tinh hoặc qua quang phổ để xác định thành phần hoá học của hệ hành tinh.
Năm 1977, khi James Elliot, Edward Dunham và Jessica Mink quan sát Sao Thiên Vương che khuất một ngôi sao phía sau khi đi qua phía trước nó, họ đã phát hiện ra các vành đai của hành tinh băng khổng lồ này nhờ phương pháp thứ nhất (sự quá cảnh của hành tinh). Hiện tượng che khuất cũng như quá cảnh mang lại cho các nhà thiên văn thông tin về kích cỡ, bầu khí quyển và hệ vành đai (nếu có) của hành tinh. Elliot và cộng sự đã quan sát 5 lần thay đổi độ sáng của ngôi sao trước và sau khi Sao Thiên Vương che khuất lên nó. Những thay đổi ở mức nhỏ hơn (so với sự che khuất của chính Sao Thiên Vương) gây ra do vành đai của hành tinh này.
Nhóm của Aizawa đã kiểm tra một nhóm 89 ứng viên hành tinh quá cảnh nhằm tìm kiếm vành đai. Sử dụng sự thay đổi độ sáng do quá cảnh của các hành tinh qua sao mẹ của chúng, họ đã thử khớp dữ liệu với mô hình hành tinh không có vành đai di chuyển lướt qua phía trước sao mẹ của nó. Việc chênh lệch trong kết quả đối chiếu giữa dự đoán và sự thay đội độ sáng thực quan sát được của các sao là dấu hiệu cho thấy có vành hành tinh hoặc thứ gì đó.
Một ứng viên đặc biệt là KIC 10403228 quay quanh một sao lùn M. Nhóm nghiên cứu đã lập các mô hình về hành tinh có vành đai quá cảnh qua một sao và so sánh kết quả thu được từ các mô hình này với dữ liệu giúp họ nhận ra sự tương thích cao hơn. Tuy nhiên, những mô hình này không phải duy nhất – những khả năng khác như hệ sao có đĩa bụi chuyển động quanh hoặc sao thứ 3 trong hệ kép cũng có thể tạo nên những thay đổi cùng loại trong ánh sáng của sao khi quan sát được. Dù nhóm của Aizawa chưa thể loại bỏ được những khả năng trên nhưng họ cho biết những quan sát trong tương lai như hình ảnh với độ phân giải cao hoặc quang phổ có thể xác định mô hình nào là đúng, giúp xác thực một hành tinh có vành đai không và cung cấp thêm dữ liệu để cải thiện các mô hình của họ.
Việc phát hiện một hành tinh có vành đai hay không dễ dàng hơn có thể cung cấp thêm thông tin về các vật thể chuyển động quanh các ngôi sao ở xa. Nếu các nhà thiên văn học có thể xác định mặt phẳng vành đai thì họ cũng xác định được chi tiết về sự tự quay của hành tinh, điều mà hiện nay rất khó xác định – mới có 4 ngoại hành tinh được quan sát thấy những biểu hiện liên quan tới sự quay của chúng.
Các nhà thiên văn học từ rất lâu đã có một câu hỏi: Có phải Hệ Mặt Trời của chúng ta là độc nhất? Giờ đây chúng ta đã có một danh mục hơn 3.000 hành tinh với vô số ứng viên chờ xác thực thì câu hỏi cần thay đổi một chút. Chúng ta không còn hỏi việc Mặt Trời của chúng ta có các hành tinh có phải là độc nhất không, thay vì thế, giờ đây chúng ta hỏi loại, vị trí và đặc tính khác của các hành tinh chúng ta có phải là độc nhất hay không. Khi tiếp tục tìm kiếm những cách thức đáng tin cậy để phát hiện vành đai, bầu khí quyển và đặc tính khác của hành tinh, các nhà thiên văn học sẽ tiến gần hơn tới việc trả lời các câu hỏi đó và nhiều câu hỏi khác.
Phương Dung
Theo Astronomy
