Hiện tượng cực quang trên một hành tinh lang thang có thể dạy điều gì cho các nhà thiên văn học về sự hình thành và tiến hóa hành tinh? Đây chính là vấn đề mà một nghiên cứu mới đây được công bố trên Astronomy & Astrophysics hy vọng sẽ làm sáng tỏ, khi một nhóm nghiên cứu quốc tế tiến hành khảo sát thành phần khí quyển của một hành tinh lang thang gần Trái Đất, bao gồm cả nhiệt độ khí quyển và hiện tượng cực quang.
Nghiên cứu này có thể sẽ giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về các hành tinh lang thang (những hành tinh không có quỹ đạo quanh bất cứ ngôi sao nào), cũng như các đặc điểm hình thành và tiến hóa khí quyển hành tinh nói chung.
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã sử dụng kính thiên văn không gian James Webb (JWST) để quan sát SIMP-0136 - một hành tinh lang thang nằm cách Trái Đất khoảng 20 năm ánh sáng, có khối lượng gấp khoảng 12,7 lần và bán kính gấp khoảng 1,2 lần so với Sao Mộc. Ngoài ra, SIMP-0136 chỉ có chu kỳ tự quay là 2,4 giờ, cho phép các nhà nghiên cứu quan sát mọi đặc điểm của hành tinh này. Bên cạnh đó, họ còn sử dụng một loạt các mô hình máy tính để hiểu rõ hơn các quan sát thu được.
Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một số điều bất ngờ, bao gồm việc khí quyển của SIMP-0136 thể hiện hiện tượng được gọi là nghịch nhiệt, tức là nhiệt độ khí quyển lạnh hơn ở gần bề mặt và nóng dần lên khi lên cao - hoàn toàn trái ngược với cấu trúc khí quyển truyền thống như trên Trái Đất, nơi nhiệt độ ấm hơn ở bề mặt và giảm dần theo độ cao.
Nhóm nghiên cứu xác định rằng hiện tượng cực quang trên SIMP-0136 là nguyên nhân khiến tầng khí quyển phía trên bị nung nóng. Họ cũng phát hiện lớp mây bao phủ toàn cầu liên tục - điều này khác với Trái Đất, nơi mây có xu hướng phân tán và thay đổi thường xuyên. Cuối cùng, họ phát hiện các đám mây của SIMP-0136 được cấu thành từ các hạt silicat tương tự như cát biển, thay vì các giọt nước hoặc tinh thể băng như trên Trái Đất.
“Đây là một trong những phép đo chính xác nhất về khí quyển của bất kỳ vật thể ngoài Hệ Mặt Trời nào cho đến nay, và cũng là lần đầu tiên các thay đổi trong đặc tính khí quyển được đo lường trực tiếp,” Tiến sĩ Evert Nasedkin - Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Trinity College Dublin và là tác giả chính của nghiên cứu - cho biết. “Với nhiệt độ lên tới hơn 1.500°C, SIMP-0136 khiến đợt nắng nóng mùa hè năm nay có vẻ nhẹ nhàng. Các quan sát chính xác mà chúng tôi thực hiện cho phép ghi nhận chính xác các thay đổi nhiệt độ dưới 5°C. Những biến thiên nhiệt độ này có liên quan đến các thay đổi nhỏ trong thành phần hóa học của hành tinh lang thang này, cho thấy khả năng tồn tại các cơn bão - tương tự như Vết Đỏ Lớn của Sao Mộc - đang xoáy vào vùng quan sát.”
Nghiên cứu này mở rộng từ dữ liệu của JWST từng được phân tích trong một nghiên cứu công bố tháng 3 năm 2025 trên The Astrophysical Journal Letters, khi các nhà khoa học phát hiện ra mây khí quyển, các điểm nóng và sự biến thiên trong thành phần các chất chứa carbon. Mặc dù nghiên cứu trước đó không thể xác định chính xác các cơ chế gây ra sự biến thiên khí quyển, nghiên cứu gần đây đã thành công trong việc xác định hiện tượng cực quang là nguyên nhân, đồng thời làm rõ hiện tượng nghịch nhiệt nói trên. Với nhiệt độ trung bình vượt quá 1.500°C, SIMP-0136 nóng hơn nhiều so với Sao Mộc (-145°C) và Sao Thổ (-178°C).
Được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2000, các hành tinh lang thang đã thu hút sự quan tâm của giới thiên văn học toàn cầu nhờ đặc điểm đặc biệt là không có ngôi sao mà nó chuyển động quanh, đúng như tên gọi "lang thang" của chúng. Hiện có một số giả thuyết về quá trình hình thành và tiến hóa của chúng, bao gồm khả năng bị đẩy ra khỏi hệ sao ban đầu hoặc thực chất là những sao lùn nâu loại nhỏ chưa bao giờ đủ khối lượng để trở thành sao thật sự. Hiện ước tính có thể có từ hàng tỷ đến hàng nghìn tỷ hành tinh lang thang trong thiên hà Milky Way. Tuy nhiên, các nhà thiên văn cũng lưu ý rằng khả năng một hành tinh lang thang tiến vào Hệ Mặt Trời của chúng ta là cực kỳ thấp, chứ chưa nói đến việc gây nguy hiểm cho sự sống trên Trái Đất. Trong tương lai, kính thiên văn không gian Nancy Grace Roman - dự kiến phóng vào tháng 5 năm 2027 - sẽ giúp thu hẹp con số ước lượng này.
Những khám phá mới nào về cực quang trên các hành tinh lang thang sẽ được các nhà thiên văn học thực hiện trong những năm và thập kỷ tới? Thời gian sẽ trả lời - và đó là lý do vì sao chúng ta yêu khoa học!
Bryan
Theo Universe Today
