Kính thiên văn không gian Kepler đã phát hiện ra hàng nghìn hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời. Với lượng lớn khám phá như thế, các nhà thiên văn học nhận ra một điều kỳ lạ là: loại hành tinh phổ biến nhất trong thiên hà là loại không hề có trong Hệ Mặt Trời của chúng ta. Đó là những hành tinh có kích thước lớn hơn Trái Đất và nhỏ hơn Sao Hải Vương, thường được gọi là siêu-Trái Đất hoặc hạ-Hải Vương.
Mới đây, với việc sử dụng hai kính thiên văn không gian Hubble và Spitzer, các nhà thiên văn đã lần đầu tiên theo dõi được khí quyển của một trong những hành tinh bí ẩn này. Họ đã quan sát hành tinh GJ 3470 b và phát hiện những xoáy khí bao quanh nó. Thứ mà họ tìm thấy là một bầu khí quyển nhẹ một cách đáng ngạc nhiên, với thành phần hầu hết là hydro và heli, giống như thành phần của một ngôi sao hơn là của một hành tinh.
Nhóm nghiên cứu đứng đầu bởi Björn Benneke ở Đại học Montreal (Canada) đã công bố phát hiện của họ vào đầu tháng nàu trên tạp chí Nature Astronomy.
Khí quyển nhẹ
GJ 3470 b không giống với bất cứ hành tinh nào trong Hệ Mặt Trời. Nó có khối lượng bằng 12,6 lần Trái Đất, tức là vẫn còn nhỏ hơn Sao Hải Vương nhiều (17 lần khối lượng Trái Đất). Nó cũng chỉ cần 3 ngày để đi một vòng quanh ngôi sao của nó - một sao lùn đỏ mờ với nhiệt độ thấp hơn nhiều so với Mặt Trời.
Các siêu Trái Đất có thể là những hành tinh đá lớn với kích thước gấp vài lần Trái Đất cho tới những hành tinh khí tương đối nhỏ và cả những hành tinh nằm trong khoảng giữa đó với thành phần chính là băng và nước. Nhiều hành tinh trong số đó có khí quyển dày chứa hydro và heli giống như các hành tinh khí khổng lồ của Hệ Mặt Trời. Ngược lại, khí quyển của Trái Đất khá mỏng và gồm các thành phần nặng hơn như ni-tơ và oxy. Với nhiều siêu Trái Đất, phần khối lượng khiến chúng lớn hơn Trái Đất chủ yếu là ở khí quyển dày, trong khi phần đá chỉ lớn hơn một chút so với Trái Đất.
"Chúng tôi đã trông đợi một khí quyển giàu các nguyên tố nặng hơn như oxy và carbon - những thứ tạo nên hơi nước và khí methane dồi dào - giống như những gì đã được phát hiện ở Sao Hải Vương," Benneke nói. "Nhưng thay vào đó, chúng tôi thấy một khí quyển rất nghèo nguyên tố nặng, thành phần của nó tương tự như thành phần toàn hydro và heli của Mặt Trời."
Việc này dẫn các nhà thiên văn học tới suy đoán thêm về cách mà một hành tinh như vậy hình thành. Thông thường, khi các nhà thiên văn học thấy một hành tinh chuyển động ở quỹ đạo gần quanh ngôi sao của nó, họ cho rằng thực tế nó đã hình thành ở xa hơn, trong một khu vực yên ắng hơn của hệ. Việc đó giữ nó tránh xa khỏi nhiệt độ và gió sao từ ngôi sao trẻ - những thứ sẽ thổi bay mọi nguyên tố nhẹ như hydro và heli trước khi chúng kịp tụ lại do lực hấp dẫn của hành tinh. Sau khi hành tinh hình thành, tương tác hấp dẫn kéo cho hành tinh chuyển động xoắn dần về gần ngôi sao hơn - nơi mà các nhà thiên văn học có thể theo dõi nó.
Nhưng trong trường hợp này, khí quyển quá đơn giản của hành tinh khiến các nhà thiên văn học cho rằng có lẽ GJ 3470 b đã hình thành khá gần ngôi sao của nó, phía bên trong một ranh giới được gọi là "đường đóng băng" nơi mà các vật liệu nặng như oxy và carbon tồn tại. Ở đó, hành tinh có thể hình thành lõi đá rắn của nó, nhưng chỉ có được những khí nhẹ trong khí quyển.
Kính thiên văn Spitzer của NASA đang đi vào giai đoạn dừng ngừng hoạt động, nhưng kính James Webb (JWST) sắp được đưa vào hoạt động sẽ có thể quan sát chi tiết hơn nữa. Ở khoảng cách chỉ 100 năm ánh sáng và ở rất gần ngôi sao của nó, GJ 3470 b là một mục tiêu đầy tiềm năng cho JWST.
Bryan
Theo Astronomy
