Nhà thiên văn phát hiện hành tinh ngoài hệ mặt trời thú vị có khả năng có khí quyển hơi nước.

Các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA đã thực hiện khám phá thú vị về một ngoại hành tinh đá có tên là GJ 486 b, cách chúng ta 26 năm ánh sáng trong chòm sao Xử Nữ.

Hành tinh này quá gần ngôi sao của nó để có thể ở trong vùng có thể ở được, với nhiệt độ bề mặt khoảng 800 độ F (430 độ C). Mặc dù vậy, các quan sát sử dụng Máy quang phổ cận hồng ngoại Webb (NIRSpec) cho thấy dấu hiệu của hơi nước.

Nếu hơi nước được liên kết với hành tinh, nó có thể chỉ ra rằng hành tinh này có bầu khí quyển bất chấp nhiệt độ thiêu đốt và ở gần ngôi sao của nó, một sao lùn đỏ.

Tác giả chính của nghiên cứu Sarah Moran thuộc Đại học Arizona ở Tucson cho biết: “Chúng tôi đã nhìn thấy một tín hiệu và gần như chắc chắn đó là do nước gây ra. “Nhưng chúng tôi vẫn chưa thể biết liệu nước có phải là một phần của bầu khí quyển của hành tinh hay không, nghĩa là hành tinh này có bầu khí quyển hay chúng ta chỉ đang nhìn thấy dấu hiệu của nước đến từ ngôi sao.”

ngoại hành tinh ướt

Các sao lùn đỏ là những ngôi sao phổ biến nhất và các ngoại hành tinh đá rất có thể được tìm thấy quay quanh những ngôi sao như vậy. Những ngôi sao này lạnh, có nghĩa là hành tinh phải ôm lấy ngôi sao mẹ của nó trong một quỹ đạo chặt chẽ để đủ nóng để có khả năng chứa nước lỏng trong vùng có thể ở được.

Tuy nhiên, các ngôi sao lùn đỏ cũng đang hoạt động, đặc biệt là khi chúng còn trẻ, phát ra bức xạ cực tím và tia X có thể phá hủy bầu khí quyển của một hành tinh. Điều này đã đặt ra một câu hỏi quan trọng trong thiên văn học là liệu các hành tinh đá có thể duy trì hoặc xây dựng lại bầu khí quyển trong môi trường khắc nghiệt như vậy hay không.

Kevin Stevenson thuộc Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Đại học Johns Hopkins ở Laurel cho biết: “Hơi nước trong bầu khí quyển của một hành tinh đá nóng sẽ là một bước đột phá lớn đối với khoa học ngoại hành tinh. Nhưng chúng ta phải cẩn thận và đảm bảo rằng ngôi sao không phải là nguyên nhân”. Maryland, điều tra viên chính của chương trình đó.

GJ 486 b lớn hơn Trái đất khoảng 30% và nặng gấp ba lần, có nghĩa là nó là một thế giới đá có lực hấp dẫn mạnh hơn hành tinh của chúng ta. Nó quay quanh một ngôi sao lùn đỏ trong vòng chưa đầy 1,5 ngày Trái đất. Dự kiến ​​nó sẽ bị khóa thủy triều, với các mặt ngày và đêm cố định, tương tự như Mặt trăng.

Hành tinh đi ngang qua ngôi sao của nó, băng qua ngay phía trước nó theo quan điểm của chúng ta. Nếu nó có bầu khí quyển, thì khi nó đi qua, ánh sáng của các ngôi sao sẽ lọc qua lớp khí, in dấu vân tay trong ánh sáng cho phép các nhà thiên văn học giải mã thành phần của nó thông qua một kỹ thuật gọi là quang phổ truyền.

Nhóm nghiên cứu đã quan sát hai lần quá cảnh, mỗi lần kéo dài khoảng một giờ. Sau đó, họ sử dụng ba phương pháp khác nhau để phân tích dữ liệu thu được.

Kết quả từ cả ba đều nhất quán ở chỗ chúng cho thấy quang phổ gần như phẳng với sự gia tăng thú vị ở các bước sóng hồng ngoại ngắn nhất.

Nhóm cũng chạy các mô hình máy tính xem xét một số phân tử khác nhau, kết luận rằng nguồn tín hiệu có khả năng nhất là hơi nước.

Điều này có thể cho thấy sự hiện diện của bầu khí quyển trên GJ 486 b, nhưng một lời giải thích hợp lý không kém là hơi nước từ ngôi sao. Điều đáng ngạc nhiên là ngay cả trong Mặt trời của chúng ta, hơi nước đôi khi có thể tồn tại trong các vết đen vì những vết đen này rất lạnh so với bề mặt xung quanh của ngôi sao.

Ngôi sao chủ GJ 486 b mát hơn nhiều so với Mặt trời, vì vậy sẽ có nhiều hơi nước tập trung tại điểm sao của nó. Kết quả là nó có thể tạo ra tín hiệu bắt chước bầu khí quyển của hành tinh.

“Chúng tôi không thấy bằng chứng nào về việc một hành tinh đi qua bất kỳ điểm sao nào trong quá trình vận chuyển,” một trong những đồng tác giả của nghiên cứu, Ryan MacDonald thuộc Đại học Michigan ở Ann Arbor cho biết. “Nhưng điều đó không có nghĩa là không có điểm nào khác trên ngôi sao. Và đó là kịch bản vật lý sẽ in tín hiệu nước này vào dữ liệu và có thể trông giống như một bầu khí quyển hành tinh.”

Do sức nóng và bức xạ của ngôi sao, sự hiện diện của bầu khí quyển hơi nước có thể dần dần bị xói mòn. Do đó, có khả năng là bất kỳ bầu khí quyển nào cũng phải được bổ sung liên tục bằng hơi thoát ra từ bên trong hành tinh do hoạt động núi lửa. Nếu nước được tìm thấy trong khí quyển, cần có nhiều quan sát hơn để ước tính nồng độ của nó.

Kính viễn vọng Webb cuối cùng có thể cung cấp thêm thông tin về hệ thống này. Đặc biệt, chương trình Webb sắp tới sẽ quan sát ánh sáng ban ngày của hành tinh bằng Thiết bị hồng ngoại trung gian (MIRI).

Điểm nóng nhất vào ban ngày sẽ nằm ngay bên dưới ngôi sao nếu hành tinh này có bầu khí quyển mỏng hoặc không có. Tuy nhiên, nếu điểm này thay đổi, nó sẽ cho thấy sự hiện diện của một bầu không khí ấm áp.

Cuối cùng, các quan sát ở bước sóng hồng ngoại ngắn hơn bằng Máy chụp ảnh cận hồng ngoại và Máy quang phổ không khe (NIRISS), một công cụ Webb khác, sẽ cần thiết để phân biệt giữa khí quyển hành tinh và kịch bản vết sao.