Các nhà thiên văn học sử dụng James Webb Space Telescope vừa công bố phát hiện đáng chú ý về một hành tinh khí khổng lồ hiếm gặp mang tên TOI-199b - một thế giới có nhiệt độ “dễ chịu” hơn đáng kể so với phần lớn các hành tinh khí khổng lồ từng được biết đến.
TOI-199b có kích thước tương đương Saturn và sở hữu bầu khí quyển chứa khí metan, yếu tố quan trọng giúp các nhà khoa học hiểu sâu hơn về quá trình hình thành và tiến hóa của các hành tinh khí qua thời gian.
Khám phá này gây chú ý bởi phần lớn các hành tinh khí khổng lồ được phát hiện trước đây thường tồn tại trong những môi trường cực đoan. Trong Hệ Mặt Trời, những hành tinh như Jupiter và Sao Thổ có nhiệt độ rất thấp do nằm xa Mặt Trời. Trong khi đó, nhiều ngoại hành tinh thuộc nhóm “Jupiter nóng” lại quay sát sao chủ, khiến nhiệt độ bề mặt có thể lên tới hàng nghìn độ C.
Ảnh minh họa
TOI-199b được xem là trường hợp đặc biệt khi nằm ở khoảng trung gian giữa hai thái cực này. Các nhà khoa học xếp nó vào nhóm “hành tinh khí khổng lồ ôn hòa” - một lớp ngoại hành tinh cực kỳ hiếm trong số hàng nghìn thế giới đã được phát hiện cho đến nay. Đây cũng là lần đầu tiên giới thiên văn có thể nghiên cứu chi tiết khí quyển của một hành tinh thuộc nhóm này.
Nghiên cứu do các nhà khoa học từ Penn State University phối hợp với Jet Propulsion Laboratory thực hiện và đã được công bố trên The Astronomical Journal hôm 20/5.
Theo nhà thiên văn học Renyu Hu, việc nghiên cứu các ngoại hành tinh cho phép con người quan sát những thế giới hoàn toàn khác biệt với Hệ Mặt Trời, từ đó hiểu rõ hơn cách các hệ hành tinh hình thành và tiến hóa suốt hàng tỷ năm.
“Gã khổng lồ” có nhiệt độ gần với Trái Đất
TOI-199b quay quanh một ngôi sao cách Trái Đất hơn 330 năm ánh sáng và mất khoảng 100 ngày để hoàn thành một vòng quỹ đạo.
Điều khiến giới khoa học đặc biệt quan tâm là nhiệt độ trung bình của hành tinh này chỉ khoảng 175 độ F (xấp xỉ 80 độ C). Dù vẫn quá nóng đối với con người, mức nhiệt này thấp hơn rất nhiều so với các “Jupiter nóng” thường được nghiên cứu.
Các nhà khoa học cho biết mức nhiệt tương tự đôi khi cũng xuất hiện trong những chiếc ô tô đỗ lâu dưới ánh nắng trực tiếp trên Trái Đất.
Chính điều này khiến TOI-199b trở thành một thế giới độc đáo: ấm hơn đáng kể so với những hành tinh khí đóng băng như Sao Mộc hay Sao Thổ, nhưng mát hơn rất nhiều so với các hành tinh khí siêu nóng.
Nhờ vị trí “vừa đủ” này, TOI-199b được ví như một hành tinh kiểu “Goldilocks” - thuật ngữ dùng để mô tả những điều kiện không quá nóng cũng không quá lạnh, lý tưởng cho việc nghiên cứu các quá trình vật lý và hóa học trong khí quyển.
Ảnh minh họa kính JWST.
Để phân tích khí quyển của TOI-199b, các nhà thiên văn đã sử dụng kỹ thuật quang phổ truyền qua. Phương pháp này ghi nhận ánh sáng từ ngôi sao chủ khi xuyên qua bầu khí quyển của hành tinh trong lúc nó đi ngang phía trước ngôi sao.
Sau đó, JWST tách ánh sáng thành nhiều bước sóng khác nhau, tương tự cách lăng kính phân tách ánh sáng trắng thành cầu vồng.
Theo nhà nghiên cứu Aaron Bello-Arufe, mỗi nguyên tố hay phân tử trong khí quyển sẽ hấp thụ những bước sóng ánh sáng riêng biệt, tạo nên một “dấu vân tay hóa học” đặc trưng. Nhờ đó, các nhà khoa học có thể xác định thành phần khí quyển mà không cần tiếp cận trực tiếp hành tinh.
Manh mối quan trọng để giải mã sự tiến hóa hành tinh
Kết quả phân tích cho thấy khí metan hiện diện rõ ràng trong bầu khí quyển TOI-199b. Đây là phát hiện có ý nghĩa lớn, bởi các mô hình lý thuyết từ trước vốn dự đoán rằng những hành tinh khí khổng lồ ôn hòa sẽ chứa lượng metan đáng kể.
Việc quan sát thực tế xác nhận giả thuyết này giúp củng cố độ chính xác của các mô hình mô phỏng hiện nay.
Không dừng lại ở đó, dữ liệu từ James Webb còn cho thấy dấu hiệu của amoniac (NH₃) và carbon dioxide (CO₂), dù cần thêm các quan sát trong tương lai để xác nhận chắc chắn.
Theo Renyu Hu, nếu tiếp tục thu thập thêm dữ liệu, các nhà khoa học sẽ có thể xác định rõ tỷ lệ giữa các loại khí trong khí quyển TOI-199b, từ đó xây dựng bức tranh hoàn chỉnh hơn về cấu trúc và thành phần của loại hành tinh đặc biệt này.
Giới nghiên cứu đánh giá TOI-199b như một “phòng thí nghiệm tự nhiên” quý giá cho ngành khoa học hành tinh. Với vị trí nhiệt độ trung gian hiếm gặp, hành tinh này mở ra cơ hội kiểm chứng và cải thiện các mô hình về sự hình thành khí quyển, quá trình lưu thông khí và sự tiến hóa của các hệ hành tinh trong thiên hà.
