Các nhà khoa học vừa phát hiện một một loại hành tinh mới, kỳ lạ bên ngoài Hệ Mặt Trời của chúng ta. Những hành tinh được gọi là siêu-Trái Đất này được hình thành ở nhiệt độ cao gần với ngôi sao mẹ của chúng và chứa một lượng lớn canxi, nhôm và oxit của chúng – bao gồm cả sapphire và ruby.
Nằm cách chúng ta 21 năm ánh sáng thuộc chòm sao Cassiopeia, có một hành tinh chuyển động quanh ngôi sao của nó chỉ với chu kỳ 3 ngày, có tên là HD219134 b. Với khối lượng gấp 5 lần khối lượng Trái Đất, nó được gọi là “siêu-Trái Đất”. Tuy nhiên không giống như Trái Đất, nó hầu như không có một lõi sắt nặng, mà giàu canxi và nhôm.
“Có lẽ nó sáng lung linh với màu đỏ và xanh như ruby và sapphire, bởi vì những loại đá quý này là những oxit nhôm vốn rất phổ biến trên các ngoại hành tinh”, Caroline Dorn, nhà vật lý thiên văn tại Viện Khoa học tính toán của Đại học Zurich cho biết. HD219134 b là một trong ba ứng cử viên có thể thuộc một loại ngoại hành tinh mới kỳ lạ, theo báo cáo của Caroline Dorn và đồng nghiệp của bà tại Đại học Zurich và Cambridge được đăng trên Báo cáo hàng tháng của Hội Thiên văn học Hoàng Gia Anh (MNRAS).
Các nhà khoa học nghiên cứu sự hình thành của các hành tinh sử dụng các mô hình lý thuyết và so sánh các kết quả của họ với dữ liệu từ các đài quan sát. Chúng ta đã biết trong suốt quá trình hình thành, các ngôi sao như Mặt Trời được bao quanh bởi một đĩa khí bụi mà ở đó các hành tinh được hình thành. Các hành tinh đá như Trái Đất được hình thành từ phần rắn còn sót lại sau khi đĩa khí bụi tiền hành tinh bị phân tán. Những khối kiến tạo này tập hợp lại khi đĩa này lạnh đi. “Thông thường, những khối kiến tạo này được hình thành trong vùng mà các nguyên tố để tạo thành hành tinh đá như sắt, magie hay silic được tập hợp lại”, Dorn giải thích. Kết quả là các hành tinh này có thành phần tương tự Trái Đất với một lõi sắt. Hầu hết các siêu-Trái Đất đã biết đều được hình thành trong những vùng như vậy.
Thành phần của các siêu-Trái Đất đa dạng hơn chúng ta nghĩ
Nhưng cũng có những vùng gần ngôi sao với nhiệt độ cao hơn nhiều. “Ở đó, nhiều nguyên tố vẫn còn ở thể khí và các khối vật chất tạo thành hành tinh có thành phần khác hoàn toàn”, nhà vật lý thiên văn cho biết. Với mô hình của mình, nhóm nghiên cứu tính toán những hành tinh được hình thành tại những vùng nóng sẽ trông như thế nào. Kết quả là: canxi và nhôm là những thành phần chính cùng với magie và silic, và hầu như không có sắt. “Đó là lý do tại sao những hành tinh như vậy không có từ trường như Trái Đất”, Dorn nói. Và bởi vì cấu trúc bên trong rất khác, quá trình nguội đi và khí quyển của chúng cũng sẽ khác với những hành tinh siêu-Trái Đất thông thường. Nhóm nghiên cứu sau đó đã thông báo một loại siêu-Trái Đất mới và kỳ lạ được hình thành từ sự cô đặc ở nhiệt độ cao.
“Điều thú vị là những đối tượng này hoàn toàn khác so với phần lớn các hành tinh dạng Trái Đất, nếu chúng thực sự tồn tại”, Dorn nói. Khả năng này là rất cao, theo giải thích trong bài báo của nhóm nghiên cứu. “Trong các tính toán chúng tôi thấy rằng các hành tinh này có mật độ thấp hơn Trái Đất từ 10 đến 20 phần trăm”, bà giải thích. Những ngoại hành tinh khác với mật độ thấp tương tự cũng được nhóm nghiên cứu phân tích. “Chúng tôi xem xét những kịch bản khác nhau để giải thích cho mật độ quan sát được”, Dorn nói. Ví dụ như, một khí quyển dày có thể dẫn đến mật độ tổng cộng thấp hơn. Nhưng hai trong số những ngoại hành tinh được nghiên cứu, 55 Cancri e và WASP-47 e, chuyển động khá gần sao mẹ khiến cho nhiệt độ bề mặt lên đến 3.000 độ và làm mất lớp khí quyển từ lâu. “Ở HD219134 b thì ít nóng hơn và tình hình trở nên phức tạp hơn”, Dorn giải thích. Đầu tiên, mật độ thấp hơn có thể được giải thích bằng việc tồn tại các đại dương sâu. Nhưng hành tinh thứ hai chuyển động quanh sao mẹ xa hơn một chút khiến cho kịch bản này khó xảy ra. So sánh cho thấy hành tinh ở phía trong không thể chứa nhiều nước hay khí hơn hành tinh phía ngoài. Cũng chưa rõ là các đại dương magma có thể đóng góp vào mật độ thấp hay không.
“Vậy nên, chúng tôi thấy ba ứng cử viên này thuộc về một loại siêu Trái Đất mới với thành phần cấu tạo kỳ lạ”, nhà vật lý thiên văn kết luận. Các nhà nghiên cứu cũng đang chỉnh sửa hình ảnh ban đầu của siêu Trái Đất 55 Cancri e, đã được đăng vào năm 2012 với tiêu đề “viên kim cương trên bầu trời”. Các nhà nghiên cứu trước đây đã giả thiết hành tinh này chưa một lượng lớn cacbon, nhưng phải từ bỏ lý thuyết này bởi các quan sát sau đó. “Chúng tôi đang biến hành tinh được cho là kim cương thành một hành tinh sapphire”.
Gia Linh
Theo Sciencedaily
