Phát hiện hành tinh giống Sao Mộc, nóng đến hơn 4000 độ - Vật Lý Thiên Văn

Một hành tinh giống Sao Mộc mới phát hiện có nhiệt độ cao hơn phần lớn các ngôi sao trong vũ trụ, và đang bị bốc hơi bởi bức xạ từ ngôi sao chủ của nó.

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình ảnh minh họa hành tinh KELT-9b đang quay xung quanh ngôi sao chủ của nó. Đây là hành tinh nóng nhất đã được phát hiện tính đến thời điểm hiện nay. Ảnh: NASA/JPL-Caltech.

Với nhiệt độ ban ngày lên đến hơn 4600 K, KELT-9b là một hành tinh nóng hơn hầu hết các ngôi sao. Nhưng ngôi sao chủ của nó, có tên là KELT-9, là một sao xanh loại A thậm chí còn nóng hơn. Có vẻ như ngôi sao này đang khiến hành tinh bị bốc hơi.

Scott Gaudi, giáo sư thiên văn học tại trường Đại học Bang Ohio ở Columbus, người dẫn đầu nghiên cứu về đề tài này, chia sẻ: "Đây là hành tinh khí khổng lồ nóng nhất từng được phát hiện". Ông đã làm việc nghiên cứu này vào ngày nghỉ tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA tại Pasadena, California. Hành tinh bất thường này đã được mô tả trên tạp chí Nature và được thuyết trình tại một cuộc họp mùa hè của Hội Thiên văn học Hoa Kỳ tuần này ở Austin, Texas.

KELT-9b có khối lượng lớn gấp 2.8 lần Sao Mộc, nhưng độ đậm đặc chỉ bằng một nửa. Các nhà khoa học kỳ vọng hành tinh này có một bán kính nhỏ hơn, nhưng bức xạ cực mạnh từ ngôi sao chủ của nó khiến cho bầu khí quyển của hành tinh bị thổi căng lên như một quả bong bóng.

Bởi vì hành tinh này bị khóa thủy triều với ngôi sao của nó - tương tự như Mặt Trăng bị khóa thủy triều với Trái Đất - nên một mặt của hành tinh này luôn hướng về phía ngôi sao, và mặt còn lại thì chìm trong bóng tối vĩnh viễn. Các phân tử chẳng hạn như nước, carbon dioxide và methane không thể hình thành ở khu vực ban ngày bởi vì khu vực này bị bắn phá bởi quá nhiều bức xạ cực tím. Các tính chất ở khu vực tối của hành tinh này vẫn còn là bí ẩn - các phân tử ở trên có thể hình thành ở đó, nhưng có lẽ chỉ là tạm thời.

Gaudi cho biết: "Đó chắc chắn là một hành tinh theo định nghĩa điển hình về khối lượng, nhưng bầu khí quyển của nó gần như chắc chắn không giống với bất kỳ hành tinh nào khác mà chúng ta từng thấy chỉ bởi vì nhiệt độ của nó ở khu vực ban ngày".

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Hình động mô phỏng quỹ đạo của hành tinh xung quanh ngôi sao KELT-9. Hành tinh bị bức xạ cực mạnh của ngôi sao thổi tạo thành một chiếc đuôi dài chưa vật chất bị bay hơi. Ảnh: NASA/JPL-Caltech.

Ngôi sao KELT-9 còn rất trẻ, chỉ mới 300 triệu năm tuổi. So với Mặt Trời thì nó có kích thước lớn gâp đôi, và độ nóng cũng gần gấp đôi. Cho rằng bầu khí quyển của hành tinh là bị "thổi" một cách đều đặn ở mức cao bởi bức xạ cực tím, thì hành tinh này thậm chí có thể hình thành một dải đuôi chứa vật chất của hành tinh bị bốc hơi tương tự như một sao chổi.

Keivan Stassun, một giáo sư vật lý và thiên văn học tại Đại học Vanderbilt, Nashville, Tennessee, người điều hành nghiên cứu cùng với Gaudi, cho biết: "KELT-9 bức xạ quá nhiều cực tím đến nỗi có thể làm bay hơi hoàn toàn hành tinh này".

Nhưng đó là với giả định ngôi sao không tiến đến nhấn chìm hành tinh trước.

Stassun cho hay: "KELT-9 sẽ trở thành một sao khổng lồ đỏ trong vài trăm triệu năm nữa. Triển vọng lâu dài cho sự sống, hay trạng thái thực sư cho vấn đề đó ở KELT-9b là rất không sáng sủa".

Hành tinh cũng bất thường hơn nữa khi nó có quỹ đạo vuông góc với trục quay của ngôi sao. Điều đó tương tự như một hành tinh quay vuông góc với mặt phẳng của Hệ Mặt Trời. Một "năm" trên hành tinh này kéo dài ít hơn 2 ngày Trái Đất.

KELT-9b đương nhiên là không nằm gần khu vực hỗ trợ sự sống, nhưng Gaudi nói rằng có một lý do tốt để nghiên cứu các hành tinh không thể có sự sống ở trạng thái cực đoan.

"Như đã từng nhấn mạnh bởi các phát hiện gần đây từ sự hợp tác MEarth, chẳng hạn như hành tinh xung quanh ngôi sao Proxima Centauri, và hệ hành tinh đáng kinh ngạc xung quanh ngôi sao TRAPPIST-1, cộng đồng thiên văn rõ ràng là đã tập trung vào việc tìm kiếm các hành tinh giống Trái Đất quay xung quanh các ngôi sao nhỏ hơn và nguội hơn giống như Mặt Trời của chúng ta. Chúng là những mục tiêu dễ dàng và số lượng nhiều để có thể nghiên cứu về các hành tinh có tiềm năng hỗ trợ sự sống xung quanh các ngôi sao khối lượng rất bé nói chung. Mặt khác, bởi vì ngôi sao nóng của KELT-9b lớn hơn và nóng hơn Mặt Trời, nó bổ sung thêm vào các nỗ lực nói trên và cung cấp một dạng thử thách để hiểu cách mà các hệ hành tinh hình thành xung quanh các ngôi sao nặng và nóng", Gaudi cho biết.

Hành tinh KELT-9b được phát hiện bằng việc sử dụng hai kính viễn vọng KELT (Kilodegree Extremely Little Telescope). Vào cuối tháng Năm và đầu tháng Sáu 2016, các nhà thiên văn sử dụng kính viễn vọng KELT-North (phía bắc) tại Đài thiên văn Winer ở Arizona đã thông báo về một sự tụt giảm nhỏ trong độ sáng của ngôi sao - chỉ bằng một nửa của một phần trăm - gơi ý rằng có thể có một hành tinh đã đi ngang qua phía trước ngôi sao. Độ sáng này bị tụt giảm sau mỗi 1.5 ngày, có nghĩa là hành tinh này hoàn thành chu kỳ một "năm" xung quanh ngôi sao của nó chỉ trong 1.5 ngày.

Các quan sát tiếp theo xác nhận tín hiệu trên là do một hành tinh, và tiết lộ nó thuộc dạng mà các nhà thiên văn học gọi là một "Sao Mộc nóng" - dạng hành tinh mà các kính viễn vọng KELT được thiết kế để tìm kiếm.

Các nhà thiên văn học ở bang Ohio, Đại học Lehigh ở Bethlehem, Pennsylvania, và Vanderbilt cùng hợp tác vận hành hai kính viễn vọng KELT (một kính ở bán cầu bắc và chiếc còn lại ở bán cầu nam) để lấp vào một khoảng trống lớn trong số các công nghệ hiện có để tìm kiếm ngoại hành tinh. Các kính thiên văn khác được thiết kế để quan sát các ngôi sao rất mờ trong những khu vực rất nhỏ trên bầy trời, và ở độ phân giải rất cao. KELT thì ngược lại, quan sát vào hàng triệu những ngôi sao rất sáng cùng lúc, trên những khu vực rộng lớn của bầu trời, và ở độ phân giải thấp.

Joshua Pepper, nhà thiên văn học và là phó giáo sư vật lý tại trường Đại học Lehigh ở Bethlehem, Pennsylvania, người đã xây dựng hai chiếc kính viễn vọng KELT, chia sẻ: "Phát hiện này là một bằng chứng hùng hồn cho sức mạnh của các kính thiên văn nhỏ, và khả năng của các nhà "khoa học công dân" có thể đóng góp trực tiếp vào nghiên cứu khoa học tiên tiến."

Các nhà thiên văn học hy vọng có thể có được cái nhìn gần hơn vào KELT-9b với các kính thiên văn khác - bao gồm cả Kính viễn vọng Không gian Spitzer và Hubble, và thậm chí là cả Kính viễn vọng Không gian James Webb dự kiến sẽ phóng vào quỹ đạo năm 2018. Các quan sát với Hubble sẽ mở ra khả năng cho chúng ta nhìn thấy nếu hành tinh này thực sự có một chiếc đuôi như sao chổi, và cho phép chúng ta xác định thời gian sống sót của hành tinh này là trong bao lâu với điều kiện như địa ngục hiện tại.

Knicole Colon, đồng tác giả của công bố này tại Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA ở Thung lũng Silicon, California, chia sẻ: "Nhờ vào nhiệt độ như một ngôi sao của hành tinh này, nên nó là một mục tiêu ngoại lệ để quan sát ở mọi bước sóng, từ cực tím đến hồng ngoại, bằng phương pháp đi ngang qua hay phương pháp che khuất. Mỗi quan sát như vậy sẽ cho phép chúng ta có được cái nhìn hoàn chỉnh về bầu khí quyển của nó nhiều nhất có thể đối với một hành tinh bên ngoài Hệ Mặt Trời".

Nguồn: JPL/NASA

Tham khảo

Author: Hiền PHAN
Nguyên chủ nhiệm CLB Thiên văn Bách khoa - PAC (nay là CLB Thiên văn học Đà Nẵng - DAC); Nghiên cứu sinh ngành Vật lý thiên văn tại APC Laboratory, Paris Diderot University, Cộng hòa Pháp.


Bài viết nổi bật