Phát hiện một vùng ấm áp, kì lạ trên một hành tinh ngoại

Các quan sát do Kính thiên văn vũ trụ Spitzer của NASA thực hiện tiết lộ một hành tinh xa xôi có một đốm ấm áp ở nơi đúng ra không có nó.

Kính thiên văn vũ trụ Spitzer của NASA vừa tìm thấy phần nóng nhất của một hành tinh xa xôi, tên gọi là Andromedae b, không nằm ngay bên dưới ngôi sao chủ của nó như trông đợi. Ảnh: NASA/JPL-Caltech

Hành tinh khí khổng lồ trên, tên gọi là upsilon Andromedae b, quay gần xung quanh ngôi sao của nó, với một mặt luôn sôi sùng sục dưới nhiệt lượng lớn của ngôi sao. Nó thuộc về một họ hành tinh gọi tên là các Mộc tinh nóng, gọi như vậy vì cấu tạo chất khí, kích cỡ lớn, và nhiệt độ như thiêu như đốt của chúng.

Người ta có nghĩ rằng phần nóng nhất của những hành tinh này sẽ nằm ngay bên dưới mặt đối diện với ngôi sao, nhưng các quan sát trước đây cho thấy các đốm nóng của chúng có thể từ từ dịch chuyển ra khỏi điểm này. Các nhà thiên văn cho rằng những cơn gió hung tợn có thể đang đẩy vật chất khí, nóng, đi vòng quanh hành tinh.

Nhưng kết quả mới lại có thể đưa lí thuyết này vào nghi vấn. Sử dụng Spitzer, một đài thiên văn hồng ngoại, các nhà thiên văn nhận thấy đốm nóng của upsilon Andromedae b bị rỗng một lỗ lớn đến 80 độ. Về cơ bản, đốm nóng đó nằm trên mặt của hành tinh thay vì nằm trực tiếp dưới ánh chói của ngôi sao.

“Chúng tôi thật sự chẳng trông đợi tìm thấy một đốm nóng với một lỗ rỗng lớn như vậy”, phát biểu của Ian Crossfield, tác giả đứng đầu bài báo mới trình bày khám phá trên, đăng trên số sắp phát hành của tạp chí Astrophysical Journal. “Rõ ràng chúng ta hiểu về năng lượng tính khí quyển của các Mộc tinh nóng kém hơn cái chúng ta nghĩ chúng ta đã hiểu”.

Biểu đồ từ Kính thiên văn vũ trụ Spitzer của NASA thể hiện cách thức các nhà thiên văn định vị một đốm nóng trên một hành tinh khí khổng lồ xa xôi tên gọi là upsilon Andromedae b – và biết rằng nó nằm không đúng chỗ. Ảnh: NASA/JPL-Caltech/UCLA

Các kết quả trên là một phần của một lĩnh vực đang phát triển của khoa học khí quyển hành tinh ngoại, đã được đi tiên phong bởi Spitzer hồi năm 2005, khi nó trở thành kính thiên văn đầu tiên phát hiện trực tiếp ra các photon đến từ một hành tinh ngoại, hay một hành tinh đang quay xung quanh một ngôi sao khác ngoài mặt trời của chúng ta. Kể từ đó, Spitzer, cùng với Kính thiên văn vũ trụ Hubble của NASA, đã nghiên cứu khí quyển của một vài Mộc tinh nóng, tìm thấy nước, methane, carbon dioxide và carbon monoxide.

Trong nghiên cứu mới, các nhà thiên văn báo cáo các quan sát về upsilon Andromedae b thực hiện qua 5 ngày vào tháng 2 năm 2009. Hành tinh này quay xung quanh ngôi sao của nó mỗi vòng mất 4,6 ngày, khi đo bằng “kĩ thuật lắc lư”, hay kĩ thuật vận tốc xuyên tấm, với các kính thiên văn mặt đất. Nó không đi qua phía trước ngôi sao của nó như nhiều Mộc tinh nóng khác mà Spitzer đã nghiên cứu.

Spitzer đo được tổng lượng ánh sáng đến từ ngôi sao và hành tinh trên, vì hành tinh quay vòng tròn. Kính thiên văn không thể nhìn thấy hành tinh trên một cách trực tiếp, nhưng nó có thể phát hiện ra các biến thiên trong tổng lượng ánh sáng hồng ngoại đến từ hệ tăng lên khi phía nóng của hành tinh tiến vào hướng nhìn của Trái đất. Phần nóng nhất của hành tinh trên sẽ giải phóng phần lớn ánh sáng hồng ngoại.

Người ta có nghĩ hệ trên sẽ xuất hiện sáng nhất khi hành tinh ở ngay bên dưới ngôi sao, nhờ đó cho thấy trọn phía đối diện ngôi sao của nó. Tương tự, người ta có thể nghĩ hệ sẽ xuất hiện tối nhất khi hành tinh lượn vòng về phía Trái đất, trưng ra mặt sau của nó. Nhưng hệ lại sáng nhất khi hành tinh ở bên cạnh ngôi sao, với mặt bên của nó đối diện với Trái đất. Điều này có nghĩa là phần nóng nhất của hành tinh không nằm dưới ngôi sao của nó. Nó thuộc loại giống như là đi ra bờ biển lúc hoàng hôn để cảm nhận nhiều nhiệt nhất. Các nhà nghiên cứu không biết chắc vì sao có thể xảy ra điều như vậy.

Họ đoán rằng một số khả năng nào đó, trong đó có những cơn gió siêu thanh kích hoạt những con sóng xung kích làm vật chất nóng lên, và các tương tác từ giữa ngôi sao và hành tinh. Nhưng đây là sự suy đoán thôi. Khi có nhiều Mộc tinh nóng được khảo sát hơn, các nhà thiên văn sẽ kiểm tra được các lí thuyết mới.

“Đây là một kết quả rất bất ngờ”, phát biểu của Michael Werner, nhà khoa học dự án Spitzer tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Pasadena, California, người không có liên quan trong nghiên cứu trên. “Spitzer đang cho chúng ta thấy rằng chúng ta còn lâu mới hiểu nổi những thế giới ngoài hành tinh này”.

Nguồn: JPL/NASA, PhysOrg.com