Ngoại hành tinh lớn gấp 40 lần Trái Đất
Các nhà nghiên cứu nghi ngờ ngoại hành tinh nóng 1.500 độ C cách Trái Đất 734 năm ánh sáng là phần lõi còn sót lại của hành tinh khí khổng lồ.
Mô phỏng ngoại hành tinh TOI 849b quay sát ngôi sao chủ. Ảnh: ESO.
Quan sát từ vệ tinh và kính viễn vọng trên Trái Đất cho thấy ngoại hành tinh mới phát hiện có bán kính gấp gần 3,5 lần Trái Đất và khối lượng lớn hơn 40 lần. Kết hợp với mật độ tương đương Trái Đất, kích thước này chỉ ra ngoại hành tinh TOI 849b cấu tạo chủ yếu từ đá. Không giống những hành tinh lớn khác, TOI 849b hầu như không có khí quyển. Lớp khí quyển chỉ chiếm nhiều nhất 4% khối lượng của hành tinh này.
“Khí quyển chiếm tỷ lệ quá nhỏ đối với một hành tinh lớn cỡ này. Đây gần như hoàn toàn là một khối cầu đá trơ trọi”, nhà thiên văn học David Armstrong ở Đại học Warwick tại Coventry, Anh, nhận xét.
Video đang HOT
Khối lượng lớn và tình trạng gần như mất khí quyển hé lộ TOI 849b có thể là phần lõi còn sót lại của hành tinh khí khổng lồ, Armstrong và cộng sự kết luận trong nghiên cứu công bố hôm 1/7 trên tạp chí Nature. Đó có thể là lõi trần của hành tinh khí khổng lồ đầu tiên được phát hiện. Sử dụng Vệ tinh khảo sát ngoại hành tinh chuyển tiếp (TESS) của NASA, nhóm nghiên cứu quan sát TOI 849b đi qua phía trước ngôi sao giống Mặt Trời cách Trái Đất 734 năm ánh sáng. Những quan sát sau đó bằng Đài thiên văn La Silla ở Chile của Tổ chức Nghiên cứu thiên văn châu Âu tại Nam Bán cầu (ESO) cung cấp dữ liệu về khối lượng gấp đôi sao Hải Vương của ngoại hành tinh. Kết hợp các quan sát và tính toán về thể tích, nhóm nghiên cứu cho rằng TOI 849b là hành tinh đặc nhất từng biết.
Ngoại hành tinh hoàn thành một vòng quanh ngôi sao chủ sau 18 giờ, ở khoảng cách gần tới mức bề mặt của nó nóng tới 1.500 độ C. Theo giả thuyết chuẩn về quá trình hình thành hành tinh, bất kỳ khối cầu đá nào lớn gấp 10 lần khối lượng Trái Đất hoặc hơn sẽ hút khí gas liên tục từ đĩa khí và bụi ở nơi nó ra đời. Với khối lượng gấp hàng chục lần Trái Đất, đáng lẽ TOI 849b phải có khí quyển dày.
Nhóm nghiên cứu đưa ra hai giả thuyết nhằm lý giải khí quyển biến mất ở TOI 849b. Một giả thuyết là hành tinh mở ra khoảng trống trong đĩa tiền hành tinh nên không có nhiều vật liệu để nó “nuốt chửng”. Kết quả là sự phát triển của TOI 849b bị chững lại trước khi nó trở thành hành tinh khí khổng lồ hoàn chỉnh, chỉ có phần lõi trơ trọi. Giả thuyết khác cho rằng TOI 849b là hành tinh khí khổng lồ nhưng mất dần khí quyển vì lý do nào đó. Năng lượng từ ngôi sao chủ cũng có thể nung nóng khí quyển dẫn tới bay hơi, hoặc va chạm với hành tinh khác làm bầu khí quyển biến mất.
Nếu TOI 849b từng là hành tinh khí khổng lồ, nghiên cứu về nó sẽ giúp các nhà thiên văn học tìm hiểu về lõi của các hành tinh như sao Mộc. Phần lõi này thường rất khó nghiên cứu do ẩn dưới bầu khí quyển dày đặc. Việc xem xét quang phổ ánh sáng sao được lọc qua khí quyển của TOI 849b bằng những kính viễn vọng không gian tương lai có thể hé lộ thành phần cấu tạo hành tinh, theo Adams.
Phát hiện dải sáng xanh trên sao Hỏa
Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA) lần đầu tiên quan sát thấy dải sáng màu xanh lá cây xung quanh một hành tinh không phải Trái Đất.
Đồ họa mô phỏng tàu quỹ đạo ExoMars và dải sáng xanh trên bầu khí quyển sao Hỏa. Ảnh: ESA.
Bầu khí quyển của các hành tinh như Trái Đất và sao Hỏa phát sáng liên tục cả ngày lẫn đêm do ánh sáng Mặt Trời tương tác với các nguyên tử và phân tử trung hòa trong khí quyển. Sự phát sáng vào hai thời điểm đối lập trong ngày được gây ra bởi hai cơ chế khác nhau. Trong khi ánh sáng xanh vào ban đêm xuất hiện do các phân tử tách rời kết hợp lại, sự phát sáng vào ban ngày là do Mặt Trời trực tiếp kích thích các nguyên tử và phân tử như nitơ và oxy.
Trên Trái Đất, hiện tượng xuất hiện khá mờ nhạt và được quan sát rõ nhất trên quỹ đạo tầm thấp, như từ vị trí của Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Tại các hành tinh khác, rất khó để săn lùng dải sáng xanh mờ nhạt này bởi chúng bị lấn át bởi bề mặt sáng của thiên thể.
"Dải sáng xanh xung quanh Trái Đất được quan sát rõ nhất vào ban đêm. Khi đó, các nguyên tử oxy trong bầu khí quyển phát ra một bước sóng ánh sáng đặc biệt", tác giả chính của nghiên cứu Jean-Claude Gérard từ Đại học de Liège của Bỉ cho hay. "Sự phát sáng này cũng được dự đoán là tồn tại trên sao Hỏa từ 40 năm trước nhưng đến nay chúng tôi mới tìm thấy nó nhờ tàu quỹ đạo ExoMars".
Dải sáng xanh trên bầu khí quyển Trái Đất nhìn từ ISS. Ảnh: NASA.
Jean-Claude cùng các đồng nghiệp đã sử dụng Máy quang phổ tử ngoại và quang phổ khả kiến (UVIS), một trong những công cụ tiên tiến nhất của ExoMars, để nghiên cứu bầu khí quyển của "hành tinh đỏ" trong chế độ quan sát đặc biệt từ tháng 4 đến tháng 12 năm ngoái.
"Các quan sát trực tiếp trước đây không thu được bất kỳ ánh sáng xanh nào, vì vậy chúng tôi quyết định điều chỉnh UVIS hướng vào phần rìa của sao Hỏa, giống như cách các phi hành gia chụp ảnh hiện tượng từ ISS", đồng tác giả của nghiên cứu Ann Carine Vandaele từ Viện Royalutéomomie Spatiale de Belgique của Bỉ cho biết thêm.
Nhóm nghiên cứu đã quét bầu khí quyển sao Hỏa ở độ cao từ 20 đến 400 km và phát hiện ánh sáng xanh ở tất cả độ cao; trong đó, dải sáng xuất hiện rõ nhất ở cách bề mặt khoảng 80 km.
Dựa trên các mô hình máy tính, các nhà khoa học nhận thấy ánh sáng xanh trên sao Hỏa chủ yếu có nguồn gốc từ quá trình phân rã carbon dioxide - chiếm 95% bầu khí quyển hành tinh - thành carbon monixide và oxy. Các nguyên tử oxy này phát sáng trong cả ánh sáng khả kiến và tia cực tím; trong đó, phát sáng khả kiến mạnh gấp 16,5 lần so với tia cực tím.
Phát hiện mới này là chìa khóa để mô tả bầu khí quyển hành tinh và các hiện tượng liên quan như cực quang. Bằng cách giải mã cấu trúc của tầng khí quyển phát sáng xanh trên sao Hỏa, các nhà thiên văn học có thể hiểu rõ hơn về phạm vi độ cao vẫn chưa được khám phá, đồng thời theo dõi sự thay đổi của nó khi hoạt động của Mặt Trời thay đổi và khi sao Hỏa di chuyển trên quỹ đạo quanh ngôi sao.
Đột phá mới trong hành trình săn tìm sự sống ngoài Trái đất? Nghiên cứu mới đây chỉ ra rằng sự sống hữu cơ có thể phát triển mạnh trên các hành tinh có bầu khí quyển dày đặc hydro. Trong quá trình khám phá các ngoại hành tinh nghi là nơi người ngoài hành tinh có thể sinh sống, các nhà thiên văn học thường tìm kiếm các môi trường giàu oxy và nitơ như...