Các nhà thiên văn học bằng việc sử dụng Kính thiên văn Không gian Hubble của NASA/ESA đã phát hiện ra heli trong khí quyển của ngoại hành tinh WASP–107b. Đây là lần đầu tiên nguyên tố này được phát hiện trong khí quyển của một hành tinh bên ngoài Hệ Mặt Trời. Phát hiện này chứng minh khả năng sử dụng quang phổ hồng ngoại để nghiên cứu khí quyển mở rộng của các hành tinh bên ngoài Hệ Mặt Trời.
Nhóm các nhà thiên văn học quốc tế, dẫn đầu bởi Jessica Spake, một nghiên cứu sinh Tiến sĩ tại Đại học Exeter của Anh, đã sử dụng Camera Trường Rộng số 3 của Hubble để tìm ra heli trong khí quyển của ngoại hành tinh WASP-107b. Đây là lần phát hiện đầu tiên đối với nguyên tố này trên các hành tinh bên ngoài Hệ Mặt Trời.
Spake giải thích tầm quan trọng của phát hiện này: “Heli là nguyên tố phổ biến thứ hai trong vũ trụ, sau hydro. Nó cũng là một trong số những thành phần chính của Sao Mộc và Sao Thổ trong Hệ Mặt Trời. Tuy nhiên, cho đến tận bây giờ, heli vẫn chưa được phát hiện trên các hành tinh khác ngoài Hệ Mặt Trời – mặc cho đã có nhiều nghiên cứu về nó.”
Nhóm nghiên cứu đi đến phát hiện này bằng việc phân tích quang phổ hồng ngoại của khí quyển WASP–107b. Các phát hiện trước đó về khí quyển mở rộng của các ngoại hành tinh được thực hiện qua việc nghiên cứu quang phổ ở bước sóng cực tím và bước sóng quang học. Do đó, phát hiện lần này đã chứng minh rằng khí quyển của các ngoại hành tinh có thể được phân tích ở các bước sóng dài hơn.
“Những tín hiệu mạnh từ heli chúng tôi đo được đã chứng minh cho một kĩ thuật mới trong việc nghiên cứu những lớp trên của khí quyển và áp dụng được với nhiều loại hành tinh khác nhau,” Spake cho biết. “Các phương pháp hiện tại, sử dụng ánh sáng cực tím, bị giới hạn với các ngoại hành tinh gần nhất. Chúng ta biết heli xuất hiện trong tầng trên của khí quyển Trái Đất và kĩ thuật mới này có thể giúp chúng ta phân tích tầng khí quyển xung quanh các ngoại hành tinh có kích thước Trái Đất – điều mà rất khó thực hiện đối với công nghệ hiện tại.”
WASP-107b là một trong số những hành tinh có mật độ thấp nhất từng được biết đến: Trong khi hai hành tinh đều có kích cỡ tương đương, khối lượng của nó chỉ bằng 12% khối lượng Sao Mộc. Hành tinh này cách Trái Đất khoảng 200 năm ánh sáng và mất không tới 6 ngày để chuyển động hết một vòng quỹ đạo quanh sao chủ của nó.
Lượng heli được xác định trong khí quyển của WASP-107b lớn đến mức phần trên khí quyển của nó phải mở rộng hàng chục nghìn kilomet ra bên ngoài không gian. Đây cũng là lần đầu tiên một khí quyển mở rộng được phát hiện ở bước sóng hồng ngoại. Bởi vì khí quyển của nó quá rộng, nên hành tinh này đang mất đi một lượng khí đáng kể vào không gian – khoảng 0,1 đến 4% tổng khối lượng khí quyển mỗi tỉ năm.
Vào khoảng những năm 2000, đã có dự đoán rằng heli sẽ là một trong những loại khí dễ phát hiện nhất trên các ngoại hành tinh khổng lồ, nhưng cho đến bây giờ vẫn chưa có cuộc tìm kiếm nào thành công.
David Sing, đồng tác giả của nghiên cứu, cũng đến từ Đại học Exeter, kết luận: “Phương pháp mới của chúng tôi, cùng với các kính thiên văn trong tương lai như Kính thiên văn Không gian James Webb của NASA/ESA/CSA sẽ cho phép chúng ta phân tích khí quyển của các ngoại hành tinh ở mức độ chi tiết hơn bao giờ hết.”
Thu Trang
Theo Science Daily
