KíNH VIỄN VỌNG NASA TIẾT LỘ BẦU KHí QUYỂN CỦA MỘT NGOẠI HàNH TINH KỲ LẠ

Send

Ngoài kia trong không gian là một tên ngoại hành tinh khác thường Gliese 3470 b (GJ 3470 b.) Nó là một thế giới kỳ lạ, giống như một con lai giữa Trái đất và Hải vương tinh. Nó có lõi đá giống như Trái đất, nhưng được bao quanh bởi một bầu khí quyển làm từ hydro và heli. Sự kết hợp đó không giống bất cứ thứ gì trong Hệ mặt trời của chúng ta.

Hành tinh quay quanh một ngôi sao lùn đỏ có tên Gliese 3470, thuộc chòm sao Cự Giải. GJ 3470 b có khối lượng khoảng 12,6 Trái đất, nghĩa là nó có khoảng cách giữa Trái đất và Hải vương tinh về khối lượng. (Sao Hải Vương có khoảng 17 khối lượng Trái đất.)

Nhờ nhiệm vụ Kepler, chúng tôi biết rằng có rất nhiều ngoại hành tinh trong phạm vi rộng lớn này. Có thể có tới 80% các hành tinh rơi vào phạm vi này, mặc dù các nhiệm vụ ngoại hành tinh trong tương lai sẽ không nghi ngờ gì làm rõ điều đó. Cho đến tận bây giờ, các nhà thiên văn học thiên đường đã có một cái nhìn tốt về bầu khí quyển của một trong những hành tinh này, và vì vậy sự hình thành của chúng là một chút bí ẩn.

Các kính viễn vọng không gian Hubble và Spitzer đã hợp tác để xem xét kỹ lưỡng bầu khí quyển của GJ 3470 b, và lần đầu tiên các nhà thiên văn học có thể xác định dấu vân tay hóa học của bầu khí quyển như thế này. Những gì họ tìm thấy là hành tinh này có một bầu không khí nguyên thủy, nguyên thủy của hydro và heli, không có bất kỳ nguyên tố nặng nào hiện diện.

Và điều đó thể hiện một chút bí ẩn.

Cạn Chúng tôi không có gì giống như thế này trong hệ mặt trời, và đó là thứ khiến nó nổi bật.
Bjorn Benneke của Đại học Montreal ở Canada

Nửa sao, nửa hành tinh?

GJ 3470 b, với bầu khí quyển hydro và heli, giống như một ngôi sao hơn là một hành tinh theo một số cách. Mặt trời của chúng ta là 73% hydro, và phần còn lại hầu hết là helium. Chỉ một phần nhỏ của Mặt trời là các nguyên tố nặng hơn như oxy, neon, sắt và carbon. Người khổng lồ khí Jupiter và Saturn chủ yếu là hydro và heli, nhưng chúng cũng chứa các hợp chất khác như metan và amoniac, cũng như các nguyên tố nặng hơn. Các hợp chất này gần như không có trong GJ 3470 b.

Đây là một khám phá lớn từ quan điểm hình thành hành tinh. Hành tinh quay quanh rất gần ngôi sao và có khối lượng nhỏ hơn nhiều so với Sao Mộc - khối lượng gấp 318 lần Trái đất - nhưng đã tìm cách tích tụ bầu khí quyển hydro / heli nguyên thủy mà phần lớn là 'không bị ô nhiễm' bởi các nguyên tố nặng hơn, Bjorn Benneke thuộc Đại học Montreal ở Canada, trong một thông cáo báo chí của NASA. Cạn Chúng tôi không có gì giống như thế này trong hệ mặt trời, và đó là thứ khiến nó nổi bật.

Các nhà thiên văn học đằng sau công trình này đã kết hợp các khả năng đa bước sóng của cả hai kính viễn vọng không gian để có được cái nhìn tốt về bầu khí quyển GJ 3470 b. Họ đã làm điều đó bằng cách đo sự hấp thụ của ánh sao khi ngoại hành tinh chuyển qua phía trước ngôi sao chủ của nó. Họ cũng đo được sự mất mát của ánh sáng phản xạ khi ngoại hành tinh đi qua phía sau ngôi sao. Nhìn chung, cặp kính viễn vọng không gian quan sát được 12 lần đi và 20 lần nhật thực.

Các nhà thiên văn học sử dụng quang phổ để xác định dấu vân tay hóa học của hydro và heli trong khí quyển, và bản chất của bầu khí quyển hành tinh đã biến điều này thành có thể. Nó rất rõ ràng với rất ít sương mù, có nghĩa là họ có thể nhìn sâu vào bầu khí quyển. Benneke cho biết lần đầu tiên chúng ta có một chữ ký quang phổ của một thế giới như vậy.

Nhưng quang phổ đó đã tiết lộ một điều bất ngờ. Các nhà thiên văn học nghĩ rằng họ đã tìm thấy một thành phần hóa học tương tự hành tinh Hải Vương tinh, với các nguyên tố nặng hơn như oxy và carbon. Nhưng thay vào đó, họ tìm thấy một bầu không khí giống như Mặt trời.

Chúng tôi đã tìm thấy một bầu không khí rất nghèo nàn trong các nguyên tố nặng đến nỗi thành phần của nó giống với thành phần giàu hydro / heli của Mặt trời.
BNG LỢI NHUẬN CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC MONTREAL TẠI CANADA

Benneke cho biết một bầu không khí được làm giàu mạnh mẽ trong các nguyên tố nặng hơn như oxy và carbon đang hình thành nên hơi nước và khí metan dồi dào, tương tự như những gì chúng ta thấy trên Sao Hải Vương, Benneke nói. Thay vào đó, chúng tôi đã tìm thấy một bầu không khí rất nghèo các nguyên tố nặng đến nỗi thành phần của nó giống với thành phần giàu hydro / heli của Mặt trời.

Ghép nó lại với nhau

Giờ đây, các nhà thiên văn học đã nắm bắt được bầu khí quyển ngoài hành tinh, nhờ vào sức mạnh kết hợp của kính thiên văn vũ trụ Hubble và Spitzer, họ có thể bắt đầu hiểu hành tinh kỳ quặc này có thể hình thành như thế nào.

GJ 3470 b trái ngược hoàn toàn với các ngoại hành tinh khác. Các nhà thiên văn học nghĩ rằng các ngoại hành tinh khác, ví dụ Sao Mộc nóng, hình thành ở khoảng cách rất xa so với Mặt trời của họ, và sau đó di chuyển vào bên trong. Nhưng các nhà thiên văn học nghĩ rằng ngoại hành tinh này hình thành rất gần với ngôi sao lùn đỏ của nó, gần với vị trí mà nó định vị ngày nay.

Nó có khả năng hình thành như một vật thể đá nhỏ bé lúc đầu, được đặt ở trung tâm của đĩa hình thành hành tinh, cùng lúc với ngôi sao hình thành. Nó sẽ tập hợp, hoặc bồi đắp, bầu khí quyển của nó ra khỏi cùng một vật liệu nguyên thủy trong đĩa mà ngôi sao hình thành từ đó. Và điều đó sẽ giải thích bầu khí quyển hydro / heli của nó, và tại sao nó thiếu các nguyên tố nặng hơn.

Đây là một khám phá lớn từ quan điểm hình thành hành tinh.
BNG LỢI NHUẬN CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC MONTREAL TẠI CANADA

Ben Weke nhìn thấy một vật thể có thể tích tụ hydro từ đĩa tiền đạo nhưng đã không chạy trốn để trở thành một sao Mộc nóng bỏng, Benneke nói. Đây là một chế độ hấp dẫn.

Điều có thể đã xảy ra là nó vẫn đang tích tụ vật chất từ đĩa, nhưng ngôi sao phát triển nhanh hơn và đĩa bị tiêu tan. Điều này ngăn cản GJ 3470 b phát triển lớn hơn và trở nên giống như những người khổng lồ khí trong Hệ Mặt trời của chúng ta, với các yếu tố nặng hơn trong bầu khí quyển của chúng.

Cho đến bây giờ, đây là nơi hiểu biết của chúng tôi về ngoại hành tinh kỳ quặc, kỳ quặc này. Nhưng một khi Kính thiên văn không gian James Webb (JWST) hoạt động, nó sẽ cho chúng ta biết nhiều hơn.

JWST là một kính viễn vọng không gian mạnh mẽ có thể nhìn vào tia hồng ngoại với độ nhạy chưa từng thấy. Nó có thể thăm dò bầu không khí của GJ 3470 b và các ngoại hành tinh khác, và tiết lộ những điều chưa được nhìn thấy. Cụ thể, nó sẽ quan sát các bước sóng khiến các mối nguy hiểm gần như trong suốt.

Sau đó, sự hiểu biết của chúng ta về tất cả các ngoại hành tinh, không chỉ cái này, sẽ phát triển theo những bước nhảy vọt.