Trong một khám phá đầu tiên thuộc loại này, các nhà thiên văn học cho biết họ đã trực tiếp đo được từ trường của nhiều hành tinh nằm ngoài Hệ Mặt Trời - một bước tiến có thể cung cấp công cụ mới mang tính then chốt trong việc tìm kiếm các hành tinh có khả năng sinh sống và sự sống ngoài Trái Đất.
Từ trường đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với khí quyển của các hành tinh và do đó ảnh hưởng trực tiếp tới số phận cũng như khả năng hỗ trợ sự sống của chúng. Chẳng hạn, chúng ta biết rằng từ trường của Trái Đất từ lâu đã bảo vệ hành tinh của chúng ta khỏi bức xạ có hại, cho phép thế giới này phát triển thành một hành tinh xanh trù phú, trong khi Sao Hỏa gần như đã trở nên khô cằn và dường như không còn sự sống.
Tầm quan trọng của một từ quyển bảo vệ là điều rất rõ ràng. Tuy nhiên, từ trường của các ngoại hành tinh (những hành tinh có quỹ đạo quanh các ngôi sao ngoài Hệ Mặt Trời) cho đến nay vẫn chưa được xác định rõ.
Trong một nghiên cứu được công bố hôm thứ ba (ngày 2 tháng 6) trên tạp chí Nature Astronomy, một nhóm nghiên cứu quốc tế quy mô lớn đã quan sát bảy hành tinh cực nóng và phát hiện rằng các luồng gió trong khí quyển của chúng chậm hơn dự kiến, cho thấy từ trường có thể đang làm giảm tốc độ của các luồng gió này.
“Bước đột phá này mở ra một cánh cửa hoàn toàn mới cho nghiên cứu ngoại hành tinh,” đồng tác giả nghiên cứu Julia Seidel, nhà thiên văn học tại Phòng thí nghiệm Lagrange ở Nice, Pháp, cho biết trong một tuyên bố. “Đây là lần đầu tiên chúng ta có thể so sánh môi trường từ trường của những thế giới khác - một bước quan trọng để cuối cùng hiểu được những hành tinh nào có thể duy trì sự sống, giữ được nước và thậm chí một ngày nào đó có thể chứa sự sống như chúng ta biết.”
Một phát hiện ngoài dự kiến
Các nhà nghiên cứu ban đầu không chủ định tìm kiếm từ trường của ngoại hành tinh. Thay vào đó, họ muốn xác định liệu các luồng gió trên những hành tinh nóng có hoạt động theo những quy luật tương tự nhau hay không.
Vì vậy, họ tập trung vào bảy “Sao Mộc siêu nóng” (ultra-hot Jupiters), tức những hành tinh khí khổng lồ cực nóng có quỹ đạo rất gần sao mẹ đến mức chúng bị khóa triều, với một mặt luôn hướng về ngôi sao còn mặt kia chìm trong bóng tối vĩnh viễn.
Dưới cường độ bức xạ sao cực mạnh như vậy, bảy hành tinh này đạt nhiệt độ cân bằng ước tính khoảng 2.600 K (hơn 2.300 độ C), tạo ra những luồng gió có tốc độ khủng khiếp từ gần 7.200 km/h tới gần 25.000 km/h. Để so sánh, Sao Mộc của chúng ta - vốn không nóng đến mức đó - chỉ có các luồng gió với vận tốc khoảng 1.500 km/h.
Các nhà nghiên cứu đã đo các tốc độ gió này bằng thiết bị ESPRESSO của Đài quan sát VLT (Very Large Telescope) thuộc ESO đặt tại Chile và thiết bị MAROON-X trên kính thiên văn Bắc Gemini tại Hawaii.
Cả hai đều là các máy quang phổ, những công cụ có khả năng tách ánh sáng của một thiên thể thành các bước sóng thành phần để xác định thành phần khí quyển của nó. Nhờ vậy, các nhà thiên văn học có thể đo tốc độ gió bằng cách theo dõi chuyển động của sắt trong khí quyển của các ngoại hành tinh này.
Hình minh họa cho thấy một "Sao Mộc nóng" nằm rất gần và bị khóa triều với sao mẹ. Từ trường của nó, được thể hiện bằng màu xanh lam, làm chậm lại những cơn gió vốn rất mạnh thổi từ phía ban ngày sang phía ban đêm của nó.
(Nguồn ảnh: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada)
Một phát hiện trái với trực giác
Khi thực hiện nghiên cứu, họ đã phát hiện một số điều bất ngờ. Trước hết, tốc độ gió trên các hành tinh khí cực nóng này thực tế lại giảm khi nhiệt độ tăng lên - hành tinh càng nóng thì tốc độ gió càng thấp.
“Điều này hoàn toàn trái với trực giác bởi vì, nếu mọi yếu tố khác đều như nhau, các hành tinh nóng hơn sẽ có nhiều năng lượng hơn để gia tốc các luồng gió,” đồng tác giả Vivien Parmentier, nhà thiên văn học và giáo sư tại Phòng thí nghiệm Lagrange, giải thích trong một tuyên bố khác. “Phải có điều gì đó đang xảy ra làm chậm các luồng gió trên những thiên thể nóng hơn.”
Nhóm nghiên cứu kết luận rằng từ trường có thể là nguyên nhân tạo ra “lực hãm” này bằng cách làm chậm chuyển động của các hạt mang điện trong khí quyển của các ngoại hành tinh.
Có lẽ điều bất ngờ là nghiên cứu cho thấy những từ trường này chỉ có cường độ vài gauss, thay vì hàng trăm gauss như một số mô hình trước đây dự đoán. Những giá trị này tương đương với từ trường của các hành tinh khí khổng lồ lạnh hơn trong Hệ Mặt Trời. Do đó, phát hiện này cũng có thể giúp điều chỉnh và cải thiện các mô hình dự đoán về từ trường hành tinh.
Nhìn chung, nghiên cứu đột phá này có thể thiết lập một phương pháp tiêu chuẩn để phát hiện từ trường của các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời. Việc áp dụng kỹ thuật này cho các hệ hành tinh khác có thể định hướng cho những cuộc tìm kiếm trong tương lai đối với các thế giới có khả năng sống được - một triển vọng luôn hấp dẫn khi các thế hệ đài quan sát mới bắt đầu hướng những “con mắt điện tử” của mình tới những Trái Đất tiềm năng khác trong vũ trụ.
Bryan
Theo Livescience
