Việc săn lùng các ngoại hành tinh đã bật lên nhiều nghiên cứu trường hợp hấp dẫn. Ví dụ, các cuộc khảo sát đã đưa ra nhiều Sao Mộc nóng, những người khổng lồ khí có kích thước tương tự Sao Mộc nhưng có quỹ đạo rất gần với mặt trời của họ. Loại ngoại hành tinh đặc biệt này đã là một nguồn quan tâm của các nhà thiên văn học, chủ yếu là vì sự tồn tại của chúng thách thức suy nghĩ thông thường về nơi những người khổng lồ khí có thể tồn tại trong một hệ sao.
Do đó, tại sao một nhóm quốc tế do các nhà nghiên cứu từ Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO) dẫn đầu đã sử dụng Kính thiên văn rất lớn (VLT) để có cái nhìn rõ hơn về WASP-19b, một Sao Mộc nóng cách Trái đất 815 năm ánh sáng. Trong quá trình quan sát, họ nhận thấy bầu khí quyển hành tinh có chứa vết oxit titan, đây là lần đầu tiên hợp chất này được phát hiện trong bầu khí quyển của một người khổng lồ khí.
Nghiên cứu mô tả những phát hiện của họ, có tiêu đề Phát hiện titan oxit titan trong bầu khí quyển của Sao Mộc nóng, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí khoa học Thiên nhiên.Dẫn đầu bởi Elyar Sedaghati - một sinh viên tốt nghiệp gần đây từ Đại học Kỹ thuật Berlin và là thành viên của Đài thiên văn Nam châu Âu - nhóm đã sử dụng dữ liệu được thu thập bởi mảng VLT trong suốt một năm để nghiên cứu WASP-19b.
Giống như tất cả các Sao Mộc nóng, WASP-19b có cùng khối lượng với Sao Mộc và quỹ đạo rất gần với mặt trời của nó. Trên thực tế, chu kỳ quỹ đạo của nó rất ngắn - chỉ 19 giờ - nhiệt độ trong bầu khí quyển của nó được ước tính lên tới 2273 K (2000 ° C; 3632 ° F). Rằng nóng hơn bốn lần so với sao Kim, nơi nhiệt độ đủ nóng để làm tan chảy chì! Trên thực tế, nhiệt độ trên WASP-19b đủ nóng để làm tan chảy khoáng chất silicat và bạch kim!
Nghiên cứu dựa trên thiết bị Máy quang phổ 2 / F tán sắc thấp (FORS2) trên VLT, một thiết bị quang học đa chế độ có khả năng tiến hành hình ảnh, quang phổ và nghiên cứu ánh sáng phân cực (phân cực). Sử dụng FORS2, nhóm nghiên cứu quan sát hành tinh khi nó đi qua phía trước ngôi sao của nó (hay còn gọi là quá cảnh), cho thấy quang phổ quý giá từ bầu khí quyển của nó.
Sau khi phân tích cẩn thận ánh sáng xuyên qua các đám mây mờ của nó, nhóm nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi tìm thấy một lượng oxit titan (cũng như natri và nước). Như Elyar Sedaghati, người đã dành 2 năm làm sinh viên với ESO để làm việc trong dự án này, đã nói về phát hiện này trong một thông cáo báo chí ES:
“Phát hiện các phân tử như vậy, tuy nhiên, không có kỳ công đơn giản. Chúng tôi không chỉ cần dữ liệu có chất lượng vượt trội mà còn cần thực hiện phân tích tinh vi. Chúng tôi đã sử dụng một thuật toán khám phá nhiều triệu quang phổ trải rộng trên một loạt các thành phần hóa học, nhiệt độ và các đặc tính của đám mây hoặc khói mù để đưa ra kết luận của chúng tôi.”
Titan oxit là một hợp chất rất hiếm được biết là tồn tại trong khí quyển của các ngôi sao mát mẻ. Với số lượng nhỏ, nó hoạt động như một chất hấp thụ nhiệt, và do đó có khả năng chịu trách nhiệm một phần cho WASP-19b trải qua nhiệt độ cao như vậy. Với số lượng đủ lớn, nó có thể ngăn nhiệt xâm nhập hoặc thoát ra khỏi bầu khí quyển, gây ra cái gọi là đảo ngược nhiệt.
Đây là một hiện tượng trong đó nhiệt độ cao hơn trong bầu khí quyển phía trên và thấp hơn nữa. Trên trái đất, ozone có vai trò tương tự, gây ra sự đảo ngược nhiệt độ trong tầng bình lưu. Nhưng trên các đại gia khí đốt, điều này trái ngược với những gì thường xảy ra. Trong khi Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương trải qua nhiệt độ lạnh hơn ở bầu khí quyển phía trên của chúng, nhiệt độ nóng hơn gần lõi hơn do áp suất tăng.
Nhóm nghiên cứu tin rằng sự hiện diện của hợp chất này có thể có ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ, cấu trúc và lưu thông của khí quyển. Hơn thế nữa, việc nhóm nghiên cứu có thể phát hiện ra hợp chất này (lần đầu tiên cho các nhà nghiên cứu ngoại hành tinh) là một dấu hiệu cho thấy các nghiên cứu ngoại hành tinh đạt được mức độ chi tiết mới như thế nào. Tất cả những điều này có thể có tác động sâu sắc đến các nghiên cứu trong tương lai về khí quyển ngoại hành tinh.
Nghiên cứu cũng không thể thực hiện được nếu không có thiết bị FORS2, được thêm vào mảng VLT trong những năm gần đây. Như Henri Boffin, nhà khoa học công cụ dẫn đầu dự án tân trang, nhận xét:
“Khám phá quan trọng này là kết quả của việc tân trang lại thiết bị FORS2 được thực hiện chính xác cho mục đích này. Kể từ đó, FORS2 đã trở thành công cụ tốt nhất để thực hiện loại nghiên cứu này từ mặt đất.”
Nhìn về phía trước, rõ ràng việc phát hiện các oxit kim loại và các chất tương tự khác trong khí quyển ngoại hành tinh cũng sẽ cho phép tạo ra các mô hình khí quyển tốt hơn. Với những thứ này, các nhà thiên văn học sẽ có thể tiến hành các nghiên cứu chi tiết và chính xác hơn nhiều về bầu khí quyển ngoài hành tinh, điều này sẽ cho phép họ đánh giá một cách chắc chắn hơn liệu có thể có bất kỳ ai trong số họ có thể ở được hay không.
Vì vậy, trong khi hành tinh mới nhất này không có cơ hội hỗ trợ sự sống - bạn có thể gặp may mắn hơn khi tìm thấy khối băng trên sa mạc Gobi! - khám phá của nó có thể giúp chỉ đường cho các ngoại hành tinh có thể ở được trong tương lai. Bước gần hơn để tìm một thế giới có thể hỗ trợ sự sống, hoặc có thể là Trái đất 2.0 khó nắm bắt!
