Phát hiện hành tinh hình quả chanh, chứa kim cương khiến giới khoa học sửng sốt

Các nhà thiên văn vừa phát hiện một hành tinh kỳ lạ có hình dạng giống quả chanh, thách thức mọi hiểu biết hiện nay về cách hình thành các hành tinh.

Hành tinh kỳ lạ giống hình quả chanh. Ảnh: NASA/ESA/CSA

Theo trang Daily Mail (Anh), hành tinh khổng lồ này có kích thước tương đương Sao Mộc, mang tên PSR J2322-2650b, được kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) của NASA phát hiện. Khí quyển của hành tinh này chứa carbon và heli ở dạng kỳ lạ, khác hẳn mọi ngoại hành tinh từng biết.

Trong khí quyển siêu nóng của PSR J2322-2650b, các đám mây muội than bay lơ lửng và có thể ngưng tụ thành kim cương sâu trong lõi hành tinh. Điều khiến nó càng đặc biệt là hành tinh này không quay quanh một ngôi sao như Mặt Trời. Thay vào đó, nó quay quanh một sao neutron dạng pulsar – lõi siêu đặc của một ngôi sao đã chết, nén khối lượng tương đương Mặt Trời vào kích thước chỉ bằng một thành phố.

Cách Trái Đất khoảng 750 năm ánh sáng, pulsar này liên tục bắn tia gamma về phía hành tinh và kéo giãn nó dưới tác dụng hấp dẫn, tạo ra hình dạng “quả chanh” độc đáo. Hệ quả là hành tinh có sự chênh lệch nhiệt độ khủng khiếp: ban đêm nhiệt độ khoảng 650C, ban ngày lên tới 2.030C.

Ngay cả trong số các ngoại hành tinh kỳ lạ, PSR J2322-2650b vẫn nổi bật với độ dị thường vượt trội. Trong nghiên cứu mới được bình duyệt đăng trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters, các nhà khoa học sử dụng dữ liệu từ JWST để phát hiện thêm nhiều điểm bất thường.

Tiến sĩ Peter Gao, đồng tác giả của nghiên cứu, thuộc phòng thì nghiệm Carnegie Earth and Planets, chia sẻ: “Sau khi nhận dữ liệu, phản ứng chung của chúng tôi là ‘Cái quái gì thế này?’ Nó hoàn toàn khác với những gì chúng tôi phỏng đoán”.

Trong khoảng 6.000 ngoại hành tinh đã được biết, đây là hành tinh khí duy nhất quay quanh sao neutron. Điều này cũng dễ hiểu, bởi các sao neutron thường xé nát hành tinh lân cận bằng lực hấp dẫn hoặc bắn phá chúng bằng bức xạ mạnh.

PSR J2322-2650b còn cực gần sao của nó, chỉ khoảng 1,6 triệu km, so với khoảng cách 150 triệu km từ Trái Đất đến Mặt Trời. Một năm trên hành tinh kỳ lạ này chỉ kéo dài 7,8 giờ, khi nó quay quanh pulsar với tốc độ cực nhanh.

Điều thực sự biến hành tinh này thành “ngoại lệ” chính là thành phần khí quyển của nó.

Ảnh minh họa pulsar liên tục phóng tia gamma vào hành tinh quay quanh nó, kéo giãn hành tinh thành hình ‘quả chanh’ độc đáo. Ảnh: Getty Images

Tiến sĩ Michael Zhang, đồng tác giả từ Đại học Chicago, giải thích: “Đây là loại khí quyển hành tinh hoàn toàn mới, chưa từng thấy trước đây. Thay vì những phân tử thông thường như nước, methane hay CO2, chúng tôi phát hiện carbon phân tử, cụ thể là C3 và C2″.

Điều này rất lạ lùng, vì ở nhiệt độ cao như trên hành tinh này, carbon thường liên kết với các nguyên tử khác. Do đó, chỉ khi hầu như không có oxy hay nitơ, carbon phân tử mới chiếm ưu thế. Trong số khoảng 150 hành tinh đã được phân tích sâu, chưa có hành tinh nào có carbon phân tử trong khí quyển.

Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa thể giải thích hành tinh này hình thành như thế nào.

“Nó không hình thành như một hành tinh thông thường, vì thành phần hóa học hoàn toàn khác biệt. Nó cũng không thể hình thành bằng cách tách lớp vỏ ngoài của một ngôi sao, vì phản ứng hạt nhân trong lõi sao không tạo ra carbon tinh khiết. Thật khó tưởng tượng cách nào tạo ra thành phần giàu carbon như vậy”, Tiến sĩ Zhang nhận định.

Hiện lý thuyết khả dĩ nhất là carbon và ôxy kết tinh trong lõi hành tinh khi hành tinh nguội đi. Các tinh thể carbon tinh khiết có thể nổi lên trên, trộn với heli – điều mà dữ liệu quan sát ghi nhận.

Tuy nhiên, Giáo sư Roger Romani tại Đại học Stamford nhấn mạnh: “Vẫn còn câu hỏi lớn là làm sao giữ ôxy và nitơ ra ngoài. Đó chính là bí ẩn. Nhưng cũng thú vị khi không biết hết mọi thứ. Tôi mong được tìm hiểu thêm về khí quyển kỳ lạ này. Thật tuyệt khi có một câu đố để giải mã”.