Kính thiên văn không gian James Webb (JWST) của NASA vừa mang đến một khám phá gây kinh ngạc, khi phát hiện những đám mây được cấu tạo từ muối bao phủ “hành tinh hồng” nổi tiếng – một thế giới ngoài Hệ Mặt Trời vốn đã khiến giới thiên văn học đau đầu suốt hơn 10 năm qua.
Nghiên cứu do các nhà thiên văn học thuộc Đại học Northwestern (Mỹ) dẫn đầu cho thấy bầu khí quyển của thiên thể này chứa nhiều hợp chất hóa học kỳ lạ, cùng những đám mây muối chưa từng được quan sát trực tiếp trước đây.
Phát hiện không chỉ giải thích bí ẩn lâu năm về hành tinh có màu hồng đặc trưng, mà còn mở ra hướng nghiên cứu hoàn toàn mới đối với những thế giới lạnh và mờ nhạt nằm ngoài khả năng quan sát của các kính thiên văn đặt trên Trái Đất.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí The Astronomical Journal.
“Hành tinh hồng” khiến giới khoa học bối rối suốt nhiều năm
Tác giả chính của nghiên cứu, tiến sĩ Aneesh Baburaj thuộc Trung tâm Nghiên cứu và Khám phá Liên ngành về Vật lý Thiên văn (CIERA) của Đại học Northwestern, cho biết GJ504b, biệt danh “hành tinh hồng”, là thiên thể đồng hành lạnh nhất từng được phát hiện bằng các kính thiên văn mặt đất.
Theo ông, rất nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đã cố gắng phân tích ánh sáng phát ra từ thiên thể này nhưng đều gặp thất bại vì nó quá mờ.
“Khi James Webb thu được phổ ánh sáng đầu tiên của GJ504b, chúng tôi ngay lập tức nhận thấy có điều gì đó rất đặc biệt. Càng phân tích sâu, chúng tôi càng nhận ra đây là một thế giới hoàn toàn khác biệt so với mọi thiên thể từng nghiên cứu trước đây”, Baburaj chia sẻ.
Ông cùng các nhà khoa học tại Viện Khoa học Kính thiên văn Không gian (STScI), trong đó có Marshall Perrin – người thiết kế chương trình quan sát GJ504b bằng James Webb, đã hợp tác thực hiện nghiên cứu này.
GJ504b được phát hiện lần đầu vào năm 2013, quay quanh một ngôi sao có đặc điểm tương tự Mặt Trời và nằm cách Trái Đất khoảng 57 năm ánh sáng.
Mặc dù được gọi là “hành tinh hồng”, các nhà thiên văn vẫn chưa thể khẳng định đây có thực sự là một hành tinh hay không.
Với khối lượng lớn gấp khoảng 25 lần sao Mộc, GJ504b nằm ngay ranh giới giữa hành tinh khí khổng lồ và sao lùn nâu – những thiên thể có khối lượng quá nhỏ để trở thành ngôi sao thực thụ nhưng lại quá lớn để được xem là hành tinh thông thường. Vì vậy, các nhà nghiên cứu gọi nó là “thiên thể đồng hành có khối lượng hành tinh”.
Điều khiến GJ504b đặc biệt là nhiệt độ rất thấp. Trong khi phần lớn các ngoại hành tinh được chụp ảnh trực tiếp có nhiệt độ dao động từ khoảng 540 đến hơn 1.090 độ C thì GJ504b chỉ vào khoảng 290 độ C, tương đương nhiệt độ bên trong một lò nướng bánh đang hoạt động.
Theo nhóm nghiên cứu, nhiệt độ thấp phản ánh tuổi đời khá lớn của thiên thể này. Các mô hình cho thấy GJ504b có tuổi từ 2,5 đến 4 tỷ năm. Giống như các hành tinh khí khổng lồ khác, nó từng rất nóng khi mới hình thành nhưng dần nguội đi qua hàng tỷ năm.
Để nghiên cứu GJ504b, nhóm khoa học đã sử dụng khả năng quan sát hồng ngoại cực nhạy của James Webb kết hợp các thuật toán xử lý dữ liệu tiên tiến nhằm loại bỏ ánh sáng chói lóa từ ngôi sao chủ sáng hơn rất nhiều.
Nhờ đó, họ có thể tách riêng phổ ánh sáng của GJ504b. Đây là kỹ thuật giúp phân chia ánh sáng thành các bước sóng khác nhau, từ đó xác định thành phần hóa học của khí quyển vì mỗi nguyên tố và phân tử đều để lại “dấu vân tay” đặc trưng trong phổ.
Baburaj cho biết trước đây, các nhà thiên văn từng phải sử dụng những kính thiên văn lớn nhất thế giới để quan sát GJ504b suốt cả một đêm nhưng vẫn không thu được phổ ánh sáng.
“Với James Webb, toàn bộ quá trình chỉ mất khoảng hai giờ và chúng tôi đã thành công”, ông nói.
Đám mây muối – mảnh ghép còn thiếu của bí ẩn
Phổ ánh sáng thu được cho thấy khí quyển GJ504b chứa hơi nước, khí mê-tan, carbon dioxide, amoniac cùng nhiều phân tử khác.
Tuy nhiên, khi đối chiếu với các mô hình khí quyển hiện có, nhóm nghiên cứu phát hiện dữ liệu không thể được giải thích nếu chỉ xét thành phần khí thông thường.
Bước ngoặt xuất hiện khi họ đưa các loại mây khác nhau vào mô hình mô phỏng.
Sau nhiều thử nghiệm, các đám mây hình thành từ muối vô cơ cho kết quả khớp gần như hoàn hảo với dữ liệu James Webb ghi nhận.
Theo các nhà khoa học, những đám mây này hoạt động như một lớp màn che, ngăn kính thiên văn quan sát các tầng khí quyển sâu hơn, từ đó làm thay đổi tín hiệu ánh sáng mà JWST thu được.
“Khi bổ sung mây muối vào mô hình, dấu hiệu của các phân tử nằm sâu bên dưới bị suy giảm đúng như quan sát thực tế. Khi đó, mọi kết quả đều trở nên hợp lý về mặt vật lý”, Baburaj giải thích.
Đây cũng là bằng chứng trực tiếp đầu tiên xác nhận giả thuyết được các nhà khoa học đưa ra cách đây hơn 15 năm rằng những thế giới cực lạnh có thể tồn tại các đám mây cấu tạo từ muối.
Tuy nhiên, nguồn gốc của thiên thể này vẫn là dấu hỏi lớn. Các dữ liệu hiện tại chưa đủ để kết luận GJ504b hình thành giống một hành tinh khí khổng lồ hay theo cơ chế tương tự một ngôi sao có khối lượng rất nhỏ.
Theo Baburaj, phương pháp quan sát được chứng minh trong nghiên cứu này sẽ giúp các nhà khoa học khám phá nhiều thế giới lạnh và mờ khác trong tương lai.
(Theo SciTechDaily, Space)
