Phát hiện hành tinh chứa đầy kim cương trong khí quyển

Mới đây, nhờ kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), các nhà khoa học đã phát hiện điều đặc biệt nằm ở một hành tinh xa xôi ngoài Hệ Mặt Trời có kích thước tương đương sao Mộc.

Những quan sát mới từ kính viễn vọng James Webb cho thấy ngoại hành tinh PSR J2322-2650b có bầu khí quyển gồm muội than và kim cương. Ảnh: NASA

Theo trang Live Science, bầu khí quyển bao quanh hành tinh này không có sự kết hợp quen thuộc giữa heli và hydro như thường thấy trong bầu khí quyển của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời, cũng như không xuất hiện các phân tử phổ biến như nước, metan hay carbon dioxide.

Thay vào đó, bầu khí quyển của hành tinh dường như được bao phủ bởi những đám mây muội than ở gần đỉnh khí quyển, có thể ngưng tụ thành các tinh thể kim cương gần bề mặt. Kiểu khí quyển tổng thể này, được hình thành chủ yếu từ heli và carbon, chưa từng được phát hiện trên bất kỳ hành tinh nào khác. Điều kỳ lạ hơn là ngôi sao chủ của hành tinh này thậm chí cũng không phải một ngôi sao thông thường.

“Đây là một bất ngờ hoàn toàn. Nó cực kỳ khác so với những gì chúng tôi mong đợi”, đồng tác giả nghiên cứu Peter Gao , nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Trái đất và Hành tinh Carnegie , cho biết trong bài viết đăng trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters ngày 16/12.

Các nhà nghiên cứu đã phân tích môi trường kỳ lạ của hành tinh mang tên PSR J2322-2650b. Mặc dù hành tinh này từng được kính viễn vọng vô tuyến phát hiện vào năm 2017, nhưng chỉ đến khi có khả năng quan sát vượt trội của JWST, các nhà khoa học mới có thể nghiên cứu chi tiết môi trường của PSR J2322-2650b từ khoảng cách khoảng 750 năm ánh sáng.

PSR J2322-2650b quay quanh một sao xung – một loại sao neutron quay rất nhanh và phát ra bức xạ theo các xung ngắn, đều đặn. Các thiết bị hồng ngoại của kính viễn vọng JWST không thể quan sát trực tiếp sao xung này do nó phát ra tia gamma năng lượng cao. Tuy nhiên, chính “điểm mù” đó lại mang đến lợi thế, giúp các nhà khoa học dễ dàng nghiên cứu hành tinh nằm bên cạnh mà không bị ánh sáng từ sao chủ che lấp.

“Hệ thống này đặc biệt ở chỗ chúng ta có thể quan sát hành tinh được chiếu sáng bởi ngôi sao chủ của nó, nhưng lại không thể nhìn thấy chính ngôi sao đó”, đồng tác giả Maya Beleznay, nghiên cứu sinh tiến sĩ vật lý tại Đại học Stanford, giải thích.

Cho đến nay, nguồn gốc của PSR J2322-2650b vẫn là một bí ẩn. Hành tinh này chỉ cách sao chủ khoảng 1,6 triệu km – gần hơn gần 100 lần so với khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời. Nó hoàn thành một vòng quỹ đạo chỉ trong 7,8 giờ và có hình dạng giống quả chanh do chịu lực hấp dẫn cực mạnh từ sao chủ.

Theo trưởng nhóm nghiên cứu Michael Zhang, nghiên cứu sinh về khí quyển ngoại hành tinh tại Đại học Chicago, việc lý giải quá trình hình thành của hành tinh này là vô cùng khó khăn do thành phần khí quyển hoàn toàn khác biệt.

Hiện các nhà khoa học vẫn chưa thể giải thích rõ sự hiện diện của muội than hay kim cương trong bầu khí quyển của ngoại hành tinh này. Thông thường, carbon ở dạng phân tử không thể tồn tại trên các hành tinh nằm rất gần sao chủ vì nhiệt độ quá cao.

Đồng tác giả nghiên cứu Roger Romani, giáo sư vật lý tại Đại học Stanford và Viện Vật lý Thiên văn và Vũ trụ học Kavli, đưa ra giả thuyết rằng sau khi hành tinh nguội đi kể từ khi hình thành, carbon và oxy trong lõi của nó có thể đã kết tinh.

Tuy nhiên, giả thuyết này vẫn chưa giải thích được toàn bộ những đặc điểm bất thường. “Các tinh thể carbon nguyên chất nổi lên và hòa trộn vào khí heli… nhưng vẫn cần một cơ chế nào đó để ngăn oxy và nitơ tham gia. Đó mới là điều bí ẩn”, ông Romani cho biết.