Bí ẩn hành tinh sưng húp giữa chòm sao Xử Nữ

Hành tinh WASP-107b từng khiến giới khoa học bối rối bởi tồn tại ở trạng thái như một khối kẹo bông.

WASP-107b là tên một trong các hành tinh của hệ sao WASP-107, nằm cách Trái Đất 212 năm ánh sáng và thuộc chòm sao Xử Nữ.

Các nhà khoa học gọi nó bằng nhiều cái tên kỳ quặc như “ hành tinh kẹo bông” hay “hành tinh sưng húp”.

Hành tinh kẹo bông WASP-107b – Ảnh đồ họa: TRƯỜNG NGHỆ THUẬT LUCA/NASA/ESA

Sở dĩ WASP-107b sở hữu các biệt danh lạ lùng nói trên vì nó như được làm từ bông gòn.

Theo cơ sở dữ liệu ngoại hành tinh của NASA, các nghiên cứu cho thấy thế giới kỳ lạ này chỉ có mật độ khoảng 0,19 – 0,202 g/cm3, còn mật độ của Trái Đất là 5,51 g/cm3.

WASP-107b có bán kính chỉ nhỏ hơn Sao Mộc một chút – bằng 0,94 lần bán kính Sao Mộc. Tuy nhiên, nó chỉ nặng hơn Trái Đất khoảng 30 lần. Sao Mộc – dù là một hành tinh khí có mật độ thấp hơn dạng hành tinh đá – vẫn nặng hơn Trái Đất 318 lần.

Các mô hình hình thành hành tinh trước đó không thể lý giải bằng cách nào mà một hành tinh to nhưng cực nhẹ như thế có thể ra đời.

Nhóm nghiên cứu đẫn dầu bởi nhà vật lý David K. Sing từ Đại học Johns Hopkins (Mỹ) đã giải mã được bí ẩn này trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Nature.

Dựa trên bán kính, khối lượng, t.uổi và nhiệt độ bên trong giả định, họ tin rằng WASP-107b có lõi đá rất nhỏ được bao quanh bởi một khối lượng lớn hydro và heli.

Nhưng thật khó hiểu làm thế nào một lõi nhỏ như vậy có thể hút được nhiều khí đến vậy. Còn nếu lõi lớn thì khi hành tinh nguội dần đi, bầu khí quyển của nó lẽ ra phải bị co lại.

Kết hợp các quan sát từ Camera cận hồng ngoại (NIRCam) và Thiết bị hồng ngoại trung bình (MIRI) của James Webb và Camera trường rộng 3 (WFC3) của Hubble, 2 kính viễn vọng không gian mạnh nhất hiện tại, họ đã đo được hàm lượng của vô số phân tử trong bầu khí quyển WASP-107b.

Các phân tử này bao gồm hơi nước, methane, carbon dioxide, carbon monoxide, sulfur dioxide và amoniac.

Cả hai quang phổ từ Hubble và James Webb đều cho thấy sự thiếu hụt khí methane đáng ngạc nhiên trong bầu khí quyển của WASP-107b: Một phần ngàn lượng dự kiến dựa trên nhiệt độ của nó là 500 độ C.

Chỉ có một cách giải thích: Mặc dù có nhiệt độ bề mặt rất “mát” so với các hành tinh thuộc nhóm “ Sao Mộc nóng” khác được ghi nhận, hành tinh kẹo bông này sở hữu một lõi rất nóng, bởi methane là thứ không ổn định ở nhiệt độ cao.

Sức nóng từ bên trong này có thể do thủy triều nóng lên bởi quỹ đạo hình elip của nó. Lực hấp dẫn thay đổi khi hành tinh ở xa và ở gần sao mẹ kéo căng hành tinh và gây ra điều này.

Sau khi xác định được rằng hành tinh này có đủ nhiệt bên trong để khuấy động hoàn toàn bầu khí quyển, các nhà nghiên cứu nhận ra rằng quang phổ cũng có thể cung cấp một phương pháp mới để ước tính kích thước của lõi.

Kết quả cho thấy lõi của hành tinh này to gấp đôi so với dự kiến ban đầu. Lõi to hơn và luôn nóng là lý do hành tinh này có lớp vỏ khí rất dày và giữ được trạng thái kẹo bông theo thời gian.

Nói cách khác, nó là một phiên bản nóng của Sao Hải Vương hơn là Sao Mộc.