Phát hiện loại hành tinh mới ngoài hệ mặt trời

Các nhà thiên văn học vừa sử dụng kính viễn vọng không gian James Webb để nghiên cứu một loại hành tinh hoàn toàn mới.

Hành tinh ngoài hệ mặt trời này được đặt tên là L 98-59 d, quay quanh một ngôi sao nhỏ màu đỏ nằm cách chúng ta khoảng 35 năm ánh sáng. Dữ liệu từ kính viễn vọng James Webb cùng hệ thống các trạm quan sát trên Trái Đất cho thấy hành tinh này có kích thước lớn gấp 1,6 lần Trái Đất nhưng lại có mật độ vật chất cực kỳ thấp. Bầu khí quyển của nó chứa dày đặc hydro sulfua, một loại hợp chất luôn được biết đến với mùi trứng thối vô cùng đặc trưng.

Trong những điều kiện thông thường, L 98-59 d sẽ được giới khoa học phân loại vào nhóm hành tinh đá nhỏ có khí quyển giàu hydro, hoặc nhóm thế giới đại dương bao phủ bởi lớp nước dày đặc. Tuy nhiên, hành tinh này lại không hề phù hợp với bất kỳ nhóm nào kể trên. Điều này đã thúc đẩy các nhà khoa học phải tạo ra một phân loại hoàn toàn mới dành riêng cho những hành tinh chứa đầy các phân tử lưu huỳnh nặng.

Trưởng nhóm nghiên cứu Harrison Nicholls từ Đại học Oxford (Anh) chia sẻ, khám phá này cho thấy các tiêu chí phân loại hành tinh nhỏ mà giới thiên văn học đang sử dụng có thể quá đơn giản. Mặc dù thế giới nóng chảy này khó có khả năng duy trì sự sống, nó lại phản ánh sự đa dạng vô cùng lớn của các hành tinh tồn tại bên ngoài hệ mặt trời.

Bằng việc sử dụng các mô phỏng máy tính tiên tiến, nhóm nghiên cứu đã tái hiện lại lịch sử kéo dài gần 5 tỷ năm của L 98-59 d. Khi đối chiếu các mô hình này với dữ liệu thực tế từ kính viễn vọng, họ đã khám phá ra những hoạt động đang diễn ra sâu dưới bề mặt của hành tinh. Kết quả xác định rằng L 98-59 d có một lớp màng silicat nóng chảy tương tự như dung nham trên Trái Đất, cùng một đại dương mắc ma trải rộng bao phủ toàn cầu.

Đại dương mắc ma khổng lồ này cho phép hành tinh lưu giữ lượng lớn lưu huỳnh trong suốt những khoảng thời gian dài đằng đẵng. Theo thời gian, các loại khí giàu lưu huỳnh đã liên tục được giải phóng vào bầu khí quyển của L 98-59 d trong hàng tỷ năm qua. Nổi bật trong số đó là lưu huỳnh đioxit và các phân tử gốc lưu huỳnh khác mà kính viễn vọng James Webb đã phát hiện ra ở tầng khí quyển trên cùng của hành tinh.

Hồ chứa mắc ma này cũng có thể đã giúp L 98-59 d giữ chặt bầu khí quyển giàu hydro và lưu huỳnh của mình, ngăn chặn nguy cơ bị thổi bay vào không gian dưới tác động từ hàng loạt tia X của ngôi sao mẹ. Qua hàng tỷ năm, quá trình trao đổi các phân tử giữa khí quyển và lõi hành tinh đã nhào nặn nơi đây thành thế giới đầu tiên thuộc nhóm hành tinh mới. Đó là những hành tinh khí chứa nhiều lưu huỳnh và duy trì được đại dương mắc ma trong thời gian dài.

Các mô hình tính toán cũng chỉ ra rằng L 98-59 d ban đầu có thể được sinh ra với lượng lớn các vật chất dễ bay hơi và từng là một hành tinh lớn hơn rất nhiều. Thế giới này có lẽ đã co lại và nguội đi qua hàng tỷ năm, làm mất đi một phần nhưng không phải là toàn bộ bầu khí quyển của nó.

Thành viên nhóm nghiên cứu Raymond Pierrehumbert nhấn mạnh sự hào hứng khi khoa học có thể dùng mô hình máy tính để khám phá phần lõi ẩn giấu của một hành tinh mà con người sẽ không bao giờ đặt chân tới.

Dù chỉ có thể đo đạc kích thước, khối lượng và thành phần khí quyển từ xa, nghiên cứu này chứng minh rằng việc phục dựng lại quá khứ xa xưa của những thế giới ngoại lai là hoàn toàn khả thi, qua đó giúp tìm ra những loại hành tinh không hề có bản sao trong hệ mặt trời.

Các kết quả của nhóm nghiên cứu đã được công bố chính thức trên tạp chí Thiên văn học Tự nhiên (Nature Astronomy) vào ngày 16/3.