Các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) của NASA vừa công bố một phát hiện đặc biệt về một hành tinh khí khổng lồ hiếm gặp có nhiệt độ gần với điều kiện trên Trái Đất hơn nhiều so với phần lớn những hành tinh khí khổng lồ từng được biết đến.
Hành tinh này, mang tên TOI-199b, có kích thước tương đương sao Thổ và sở hữu bầu khí quyển chứa khí metan, một dấu hiệu quan trọng giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách các hành tinh và khí quyển của chúng hình thành, tiến hóa theo thời gian.
Khám phá này thu hút sự chú ý bởi phần lớn các hành tinh khí khổng lồ được phát hiện trước đây thường tồn tại trong những môi trường cực đoan.
Trong Hệ Mặt Trời, các hành tinh như sao Mộc và sao Thổ có nhiệt độ rất thấp vì nằm xa Mặt Trời.
Ngược lại, nhiều hành tinh khí khổng lồ ngoài Hệ Mặt Trời thuộc nhóm “Jupiter nóng” (Hot Jupiter), quay cực gần ngôi sao chủ và có nhiệt độ lên tới hàng nghìn độ C.
TOI-199b lại nằm ở khoảng giữa của hai thái cực đó. Các nhà khoa học xếp nó vào nhóm “hành tinh khí khổng lồ ôn hòa” (temperate giant planet) - một loại hành tinh cực kỳ hiếm trong số hàng nghìn ngoại hành tinh đã được phát hiện.
Đây cũng là lần đầu tiên giới thiên văn có thể nghiên cứu chi tiết bầu khí quyển của một hành tinh thuộc nhóm đặc biệt này.
Nghiên cứu do các nhà khoa học thuộc Đại học Penn State và Phòng thí nghiệm Sức đẩy phản lực (JPL) của NASA tại Viện Công nghệ California thực hiện, đã được công bố trên tạp chí Astronomical Journal vào ngày 20/5.
Theo nhà thiên văn học Renyu Hu, trưởng nhóm nghiên cứu, một trong những lợi ích lớn nhất của việc nghiên cứu ngoại hành tinh là khả năng quan sát những thế giới hoàn toàn khác với các hành tinh trong Hệ Mặt Trời.
Điều này cho phép các nhà khoa học hiểu rõ hơn cách các hệ hành tinh được hình thành và tiến hóa qua hàng tỷ năm.
TOI-199b quay quanh một ngôi sao nằm cách Trái Đất hơn 330 năm ánh sáng. Mỗi vòng quay quanh ngôi sao chủ kéo dài khoảng 100 ngày.
Điều khiến các nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm là nhiệt độ của hành tinh này. Các phép đo cho thấy TOI-199b có nhiệt độ trung bình khoảng 175 độ F, tương đương gần 80 độ C.
3I/ATLAS phun khí metan bí ẩn: Giáo sư Harvard nghi vấn người ngoài hành tinh Mặc dù mức nhiệt này vẫn quá nóng đối với con người, nhưng nó thấp hơn rất nhiều so với nhiệt độ trên các “Jupiter nóng”, nơi khí quyển có thể đạt tới hàng nghìn độ.
Thậm chí, các nhà khoa học cho biết nhiệt độ tương tự đôi khi vẫn xuất hiện bên trong những chiếc ô tô đỗ dưới ánh nắng trực tiếp trên Trái Đất.
Điều đó khiến TOI-199b trở thành một thế giới đặc biệt: ấm hơn đáng kể so với các hành tinh khí đóng băng như sao Mộc hay sao Thổ, nhưng lại mát hơn nhiều so với các hành tinh khí siêu nóng thường được nghiên cứu trong thiên văn học hiện đại.
Chính vị trí “vừa phải” này khiến TOI-199b được ví như một hành tinh kiểu “Goldilocks” - thuật ngữ dùng để mô tả những điều kiện không quá nóng cũng không quá lạnh, nằm trong khoảng lý tưởng để nghiên cứu các quá trình vật lý và hóa học của khí quyển.
Để phân tích bầu khí quyển của TOI-199b, các nhà thiên văn đã sử dụng kỹ thuật gọi là quang phổ truyền qua.
Phương pháp này hoạt động khi hành tinh đi ngang qua phía trước ngôi sao chủ từ góc nhìn của kính thiên văn.
Trong quá trình đó, một phần ánh sáng từ ngôi sao sẽ xuyên qua lớp khí quyển của hành tinh trước khi đến được các thiết bị quan sát.
JWST sau đó tách ánh sáng này thành nhiều bước sóng khác nhau, tương tự như cách một lăng kính phân tách ánh sáng trắng thành cầu vồng.
Nhà nghiên cứu Aaron Bello-Arufe, tác giả chính của công trình, giải thích rằng mỗi nguyên tố hoặc phân tử trong khí quyển sẽ hấp thụ những bước sóng ánh sáng riêng biệt.
Điều này tạo ra một “dấu vân tay hóa học” đặc trưng trong phổ ánh sáng mà James Webb ghi nhận được.
Thông qua việc phân tích những dấu vết này, các nhà khoa học có thể xác định thành phần hóa học của khí quyển mà không cần trực tiếp đến hành tinh đó.
Chìa khóa để hiểu sự tiến hóa của các hành tinh, kể cả Trái Đất
Kết quả phân tích cho thấy khí metan hiện diện rõ ràng trong bầu khí quyển của TOI-199b.
Đây là phát hiện có ý nghĩa lớn bởi các mô hình lý thuyết từ trước đã dự đoán rằng những hành tinh khí khổng lồ ôn hòa sẽ chứa metan với hàm lượng đáng kể.
Việc quan sát thực tế xác nhận sự tồn tại của loại khí này đã củng cố độ chính xác của các mô hình mô phỏng hiện nay.