Mở ra con đường mới nghiên cứu sâu về ngoại hành tinh
Dù hơn 4.000 hành tinh ngoài hệ mặt trời (ngoại hành tinh) được lập danh mục nhưng mới chỉ có 15 hành tinh được chụp ảnh trực tiếp bằng kính thiên văn. Và những hành tinh rất xa và nhỏ nên chỉ là nhưng dấu chấm nhỏ trong các bức ảnh đẹp nhất.
Tuy nhiên, kỹ thuật mới của nhóm nghiên cứu bằng cách dùng kính thiên văn Hubble để lấy được hình ảnh trực tiếp hành tinh này đã mở ra con đường mới để nghiên cứu sâu thêm về ngoại hành tinh, đặc biệt là trong những năm hình thành của hành tinh đó.
“Chúng ta không biết nhiều về cách các hành tinh khổng lồ phát triển. Hệ hành tinh này cho chúng ta cơ hội đầu tiên chứng kiến vật chất nhập vào một hành tinh. Kết quả của chúng tôi mở ra một lĩnh vực mới cho nghiên cứu này" - NASA dẫn lời nhà nghiên cứu Brendan Bowler của Đại học Texas tại Austin, Mỹ.
Kính thiên văn rất lớn của Đài quan sát phía Nam Châu Âu chụp được ảnh rõ ràng về hành tinh đang hình thành PDS 70b, xung quanh một sao lùn vào năm 2018. Ảnh: ESO.
Ngoại hành tinh khổng lồ được quan sát là PDS 70b, quay quanh sao lùn vàng PDS 70. Các nhà thiên văn học vốn đã biết có 2 hành tinh đang tích cực hình thành bên trong một đĩa bụi và khí khổng lồ bao quanh sao PDS 70. Hệ thống này nằm cách trái đất 370 năm ánh sáng trong chòm sao Centaurus (Bán Nhân Mã).
“Hệ thống này rất thú vị vì chúng ta có thể quan sát sự hình thành của một hành tinh. Đây là hành tinh thực thụ trẻ nhất mà Hubble từng trực tiếp chụp ảnh" - nhà nghiên cứu Yifan Zhou, cũng thuộc Đại học Texas ở Austin, cho biết. Ở độ tuổi 5 triệu năm, hành tinh này được xem là trẻ và vẫn đang thu thập vật chất để tạo thành khối.
Độ nhạy tia UV của kính thiên văn Hubble mang đến cái nhìn độc đáo về bức xạ từ khí cực nóng rơi xuống hành tinh. “Các quan sát của Hubble cho phép chúng tôi ước tính tốc độ tăng khối lượng của hành tinh" - ông Zhou nói.
Các quan sát tia UV, cùng với nghiên cứu về hành tinh này, cho phép nhóm nghiên cứu lần đầu tiên đo trực tiếp tốc độ phát triển của hành tinh. Trong khoảng 5 triệu năm, hành tinh này đã lớn lên gấp 5 lần khối lượng của sao Mộc. Tốc độ bồi tụ đo hiện nay đã giảm đến mức nếu vẫn duy trì ổn định tốc độ này thì trong 1 triệu năm nữa hành tinh sẽ chỉ tăng thêm xấp xỉ 1/100 khối lượng sao Mộc.
Hai nhà nghiên cứu Zhou và Bowler nhấn mạnh, cần có thêm dữ liệu để xác định xem tốc độ hành tinh bổ sung vật chất tăng hay giảm. "Các phép đo của chúng tôi cho thấy hành tinh này đang ở giai đoạn cuối của quá trình hình thành" - hai nhà nghiên cứu lưu ý.
Hiểu về các hành tinh hình thành quanh mặt trời
Hệ thống PDS 70 được nuôi dưỡng bằng một đĩa khí và bụi nguyên sơ cung cấp nhiên liệu để nuôi sự phát triển của các hành tinh trong toàn bộ hệ thống. Hành tinh PDS 70b được đĩa khí và bụi của chính nó bao bọc. Đĩa này đang hút vật chất từ đĩa vòng quanh sao lớn hơn nhiều. Các nhà nghiên cứu giả thuyết rằng, các đường sức từ mở rộng từ đĩa vòng quanh hành tinh xuống bầu khí quyển của ngoại hành tinh và đưa vật chất đến bề mặt hành tinh.
Vị trí hành tinh PDS 70b bằng quan sát qua kính thiên văn Hubble. Ảnh: NASA.
“Nếu vật chất này đi theo các cột từ đĩa lên hành tinh, nó sẽ gây ra các điểm nóng cục bộ. Những điểm nóng này có thể nóng hơn ít nhất 10 lần so với nhiệt độ của hành tinh" - chuyên gia Zhou nói. Những mảng nóng này phát sáng dữ dội dưới tia UV.
Những quan sát này mang tới hiểu biết sâu sắc về cách các hành tinh khí khổng lồ hình thành xung quanh mặt trời 4,6 tỉ năm trước. Sao Mộc có thể đã hình thành và lớn lên trên một đĩa bao quanh có các vật chất chuyển động. Các mặt trăng chính của hành tinh cũng sẽ hình thành từ các vật chất thừa trong đĩa này.
Thách thức với nhóm nghiên cứu là vượt qua được ánh sáng chói của sao mẹ. PDS 70b quay quanh quỹ đạo ở khoảng cách xấp xỉ như sao Thiên Vương với mặt trời, nhưng ngôi sao của nó sáng hơn hành tinh này 3.000 lần ở bước sóng UV. Khi Zhou xử lý hình ảnh, ông đã loại bỏ rất cẩn thận ánh sáng chói của ngôi sao nhằm chỉ để lại ánh sáng do hành tinh phát ra.
Kết quả nghiên cứu được công bố vào tháng 4.2021 trên Tạp chí Thiên văn.
