Kính thiên văn không gian James Webb đã ghi nhận một hệ hành tinh độc đáo. Lần đầu tiên, một ngoại hành tinh được phát hiện có hiện tượng “mưa cát”, cùng với một hành tinh khác đang trong quá trình hình thành, được ví như “lâu đài cát”.
Bằng cách nghiên cứu các hành tinh này, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về cách các hành tinh hình thành nói chung, giống như đang nhìn vào quá khứ của hệ Mặt Trời của chúng ta.
Với phát hiện mới này, người hâm mộ loạt phim Star Wars có thể muốn gạch bỏ hệ hành tinh YSES-1 khỏi danh sách các địa điểm nghỉ hè tiềm năng của Anakin Skywalker – nhân vật vốn rất “dị ứng” với cát.
Sử dụng kính thiên văn không gian James Webb (JWST), các nhà thiên văn học đã khám phá ra một hệ hành tinh quay quanh một ngôi sao trẻ, cách Trái Đất 300 năm ánh sáng. Hai hành tinh trong hệ này, YSES-1 b và YSES-1 c, chứa đầy vật liệu silica thô, ráp và khá “khó chịu” (chúng ta hiểu cảm giác của Anakin, cát thực sự có ở khắp nơi).
Các nhà thiên văn học cho rằng khám phá này quanh một ngôi sao mới chỉ 16,7 triệu năm tuổi có thể hé lộ cách các hành tinh và mặt trăng của hệ Mặt Trời chúng ta, vốn đã 4,6 tỉ năm tuổi, hình thành. Vì cả hai hành tinh đều là những hành tinh khí khổng lồ, chúng có thể mang lại cho các nhà thiên văn học cơ hội nghiên cứu sự tiến hóa thực tế của các hành tinh giống như Sao Mộc và Sao Thổ.
Bà Valentina D’Orazi, thành viên nhóm nghiên cứu từ Viện Vật lý Thiên văn Quốc gia (INAF) của Ý, cho biết trong một tuyên bố: Việc quan sát các đám mây silicat, về cơ bản là các đám mây cát, trong bầu khí quyển của các ngoại hành tinh rất quan trọng. Điều này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách các quá trình khí quyển hoạt động và cách các hành tinh hình thành. Đây vẫn là một chủ đề đang được thảo luận vì chưa có sự thống nhất về các mô hình khác nhau.
Bà D’Orazi tiếp tục giải thích: Việc phát hiện ra các đám mây cát này, vẫn tồn tại nhờ chu trình thăng hoa và ngưng tụ tương tự như chu trình của nước trên Trái Đất, cho thấy các cơ chế vận chuyển và hình thành phức tạp trong khí quyển. Điều này cho phép chúng ta cải thiện các mô hình khí hậu và quá trình hóa học trong các môi trường rất khác biệt so với hệ Mặt Trời, từ đó mở rộng kiến thức của chúng ta về các hệ thống này.
Xây dựng thế giới “lâu đài cát”
Một trong những ngoại hành tinh này, YSES-1 c, có khối lượng gấp khoảng 14 lần khối lượng của Sao Mộc. Trên YSES-1 c, vật chất silica này nằm trong các đám mây trong bầu khí quyển của nó, tạo cho nó một màu đỏ và hình thành những cơn mưa cát rơi vào phía lõi của hành tinh.
Có lẽ tương lai của Chúa tể Sith, Darth Vader, đã không xây dựng quá nhiều “lâu đài cát” khi còn trẻ. Nhưng quá trình này tương tự như sự hình thành vật chất cát mà hành tinh YSES-1 b đang trải qua.
Đã sở hữu khối lượng gấp khoảng sáu lần Sao Mộc, hành tinh “lâu đài cát” YSES-1 b đang tiếp tục hình thành. Nó được bao quanh bởi một đám mây dẹt hay còn gọi là “đĩa quanh hành tinh” đang cung cấp cho nó các vật liệu xây dựng, bao gồm cả silicat.
Đây không chỉ là lần quan sát trực tiếp đầu tiên các đám mây silica (cụ thể là pyroxen giàu sắt hoặc sự kết hợp của bridgmanite và forsterite) ở độ cao trong bầu khí quyển của một ngoại hành tinh, mà còn là lần đầu tiên silicat được phát hiện trong một đĩa quanh hành tinh.
Kính thiên văn James Webb đã có thể thực hiện các quan sát trực tiếp chi tiết như vậy của cả hai hành tinh nhờ khoảng cách lớn mà chúng quay quanh ngôi sao mẹ. Khoảng cách này tương đương với từ 5 đến 10 lần khoảng cách giữa Mặt Trời và hành tinh xa nhất của nó, Sao Hải Vương.
Mặc dù kỹ thuật này vẫn còn hạn chế đối với một số ít hành tinh ngoài hệ Mặt Trời, nhưng nghiên cứu này minh chứng cho khả năng của kính thiên văn James Webb trong việc cung cấp dữ liệu quang phổ chất lượng cao cho các ngoại hành tinh. Điều này mở ra khả năng nghiên cứu cả bầu khí quyển và môi trường quanh hành tinh của các ngoại hành tinh với độ chi tiết cao hơn nhiều.
Bà D’Orazi khẳng định thêm: Bằng cách nghiên cứu các hành tinh này, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về cách các hành tinh hình thành nói chung, giống như đang nhìn vào quá khứ của hệ Mặt Trời của chúng ta. Các kết quả ủng hộ ý tưởng rằng thành phần đám mây trong các ngoại hành tinh trẻ và đĩa quanh hành tinh đóng vai trò quan trọng trong việc xác định thành phần hóa học của khí quyển.
Hơn nữa, nghiên cứu này nhấn mạnh sự cần thiết của các mô hình khí quyển chi tiết để diễn giải dữ liệu quan sát chất lượng cao thu được bằng các kính thiên văn như James Webb.
Kết quả nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào thứ Ba, ngày 10 tháng 6, trên tạp chí Nature. Đồng thời, kết quả này cũng được trình bày tại cuộc họp thứ 246 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ ở Anchorage, Alaska.
Kính thiên văn James Webb tiếp tục mở ra những chân trời mới trong khám phá vũ trụ.