Sử dụng dữ liệu hồng ngoại từ Kính viễn vọng Subaru tại Hawaii, một nhóm các nhà thiên văn học đã chụp được ảnh của một hành tinh khổng lồ xung quanh ngôi sao sáng GJ 504. Với khối lượng lớn hơn vài lần và kích thước tương tự Sao Mộc, hành tinh mới, được đặt tên GJ 504b, là hành tinh có khối lượng thấp nhất từng được phát hiện xung quanh một ngôi sao giống như Mặt Trời bằng cách sử dụng kỹ thuật chụp ảnh trực tiếp.
"Nếu chúng ta có thể đi du lịch đến hành tinh khổng lồ này, chúng ta sẽ thấy nó vẫn phát sáng bởi lượng nhiệt từ quá trình hình thành với một màu hoa anh đào thẫm, một màu đỏ buồn tẻ," ông Michael McElwain từ Trung tâm không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland nói. "Máy chụp ảnh cận hồng ngoại của chúng tôi cho thấy rằng màu sắc của nó xanh hơn các hành tinh đã được chụp ảnh khác, điều này có thể chỉ ra rằng bầu khí quyển của nó có ít mây."
GJ 504b quay xung quanh ngôi sao của nó ở quỹ đạo gấp gần chín lần so với quỹ đạo của Sao Mộc quay quanh Mặt Trời, điều này đặt ra một thách thức đối với quan niệm lý thuyết về cách mà các hành tinh khổng lồ hình thành.
Theo mô hình được chấp nhận rộng rãi nhất, được gọi là mô hình bồi tụ lõi, các hành tinh giống Sao Mộc bắt đầu từ các mảnh vỡ của đĩa khí xung quanh một ngôi sao trẻ. Lõi được tạo ra bởi sự va chạm giữa các tiểu hành tinh và sao chổi cung cấp một hạt giống đầu tiên, và khi lõi này đạt đủ khối lượng, lực hấp dẫn của nó nhanh chóng hút khí từ đĩa để hình thành hành tinh.
Hình ảnh tổng hợp từ Subaru của GJ 504 sử dụng hai bước sóng cận hồng ngoại (màu cam, 1,6 micromet, thực hiện tháng 5 năm 2011, màu xanh, 1.2 micromet, tháng 4 năm 2012). Sau khi xử lý để loại bỏ ánh sáng sao phân tán, hình ảnh cho thấy hành tinh quay quanh, GJ 504b.
Mặc dù mô hình này hoạt động tốt cho các hành tinh ngoài quỹ đạo Sao Hải Vương, khoảng 30 lần khoảng cách trung bình từ Trái Đất đến Mặt Trời (30 đơn vị thiên văn [AU]), nhưng không chắc chắn đối với các hành tinh nằm xa hơn. GJ 504b nằm ở một khoảng cách dự kiến là 43,5 AU so với ngôi sao của nó, khoảng cách thực tế phụ thuộc vào hướng nhìn của chúng ta tới hệ hành tinh, mà điều này lại không biết chính xác.
"Đây là một trong những hành tinh khó giải thích nhất trong khuôn khổ cách hình thành hành tinh truyền thống", Markus Janson từ Đại học Princeton ở New Jersey nói. "Phát hiện này ngụ ý rằng chúng ta cần phải nghiêm túc xem xét các lý thuyết hình thành thay thế, hoặc có thể phải đánh giá lại một số giả định cơ bản trong lý thuyết bồi tụ lõi."
Nghiên cứu này là một phần của chiến lược thăm dò các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời và đĩa tiền hành tinh bằng kính viễn vọng Subaru (SEEDS), một dự án trực tiếp chụp ảnh các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời và đĩa tiền hành tinh xung quanh hàng trăm ngôi sao gần bằng cách sử dụng kính viễn vọng Subaru đặt tại Mauna Kea, Hawaii. Dự án 5 năm này bắt đầu từ năm 2009 và được dẫn đầu bởi Motohide Tamura ở Đài Thiên văn Quốc gia Nhật Bản (NAOJ).
Mặc dù chụp ảnh trực tiếp được cho là kỹ thuật quan trọng nhất để quan sát các hành tinh xung quanh các ngôi sao khác, nhưng nó cũng là thách thức lớn nhất.
"Chụp ảnh cung cấp thông tin về độ sáng hành tinh, nhiệt độ, không khí và quỹ đạo, nhưng vì các hành tinh rất mờ nhạt và rất gần với ngôi sao chủ của mình, điều đó giống như cố gắng để chụp được ảnh của con đom đóm gần một cái đèn rọi", ông Masayuki Kuzuhara tại Học viện Công nghệ Tokyo nói.
Dự án SEEDS chụp ảnh ở những bước sóng cận hồng ngoại với sự giúp đỡ của hệ thống Kính viễn vọng Thích ứng Quang học mới, sẽ đền bù cho các hiệu ứng nhòe của bầu khí quyển Trái Đất, và hai thiết bị: Thiết bị tương phản cao dành cho Kính viễn vọng Subaru Thích ứng Quang học thế hệ mới cùng với Máy ảnh Hồng ngoại và Quang phổ. Sự kết hợp này cho phép nhóm nghiên cứu đẩy ranh giới chụp ảnh trực tiếp về phía hành tinh mờ.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng GJ 504b lớn hơn Sao Mộc khoảng bốn lần và có nhiệt độ hiện tại khoảng 460 ° F (237 ° C).
Nó quay quanh ngôi sao loại G0 là GJ 504, hơi nóng hơn Mặt Trời và có thể được nhìn thấy rất mờ nhạt bằng mắt thường trong chòm sao Virgo. Ngôi sao nằm cách chúng ta 57 năm ánh sáng, và nhóm nghiên cứu ước tính hệ sao này có tuổi khoảng 160 triệu năm, dựa trên phương pháp liên kết màu sắc của ngôi sao và chu kì quay với tuổi của nó.
Hình ảnh này xác định vị trí ngôi sao GJ 504, còn được gọi là 59 Virginis, có độ sáng biểu kiến là 5, có thể nhìn thấy được bằng mắt thường từ bầu trời các vùng ngoại ô.
Hệ sao trẻ là những mục tiêu hấp dẫn nhất cho việc chụp ảnh trực tiếp hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời vì các hành tinh của nó chưa tồn tại đủ lâu để mất quá nhiều nhiệt từ thời kì hình thành, điều này góp phần tăng cường độ sáng hồng ngoại của chúng.
"Mặt Trời của chúng ta đang nằm ở khoảng giữa cuộc đời của mình, nhưng GJ504 mới chỉ ở một phần ba mươi tuổi của nó," McElwain cho biết. "Nghiên cứu các hệ sao này chúng ta như nhìn thấy hệ hành tinh của chúng ta khi nó còn trẻ."
Gia Linh (VACA)
Theo Astronomy
