Kính thiên văn không gian James Webb (JWST) của NASA đã phát hiện những đám mây được cấu tạo từ muối bao phủ “hành tinh hồng” GJ 504b, một thế giới ngoài Hệ Mặt Trời từng khiến giới thiên văn học bối rối suốt hơn 10 năm qua. Nghiên cứu do các nhà thiên văn học thuộc Đại học Northwestern (Mỹ) dẫn đầu cho thấy bầu khí quyển của thiên thể này chứa nhiều hợp chất hóa học kỳ lạ cùng những đám mây muối chưa từng được quan sát trực tiếp trước đây. Phát hiện không chỉ giải thích bí ẩn về màu hồng đặc trưng mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới đối với những thế giới lạnh và mờ nhạt ngoài khả năng quan sát của các kính thiên văn mặt đất. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí The Astronomical Journal.
Bí ẩn kéo dài hơn một thập kỷ
GJ 504b được phát hiện lần đầu vào năm 2013, quay quanh một ngôi sao tương tự Mặt Trời và nằm cách Trái Đất khoảng 57 năm ánh sáng. Với khối lượng lớn gấp khoảng 25 lần sao Mộc, thiên thể này nằm ngay ranh giới giữa hành tinh khí khổng lồ và sao lùn nâu. Các nhà nghiên cứu gọi nó là “thiên thể đồng hành có khối lượng hành tinh”. Điều đặc biệt là nhiệt độ rất thấp của nó: khoảng 290 độ C, tương đương nhiệt độ bên trong lò nướng bánh, trong khi phần lớn các ngoại hành tinh được chụp ảnh trực tiếp có nhiệt độ từ 540 đến hơn 1.090 độ C. Nhiệt độ thấp phản ánh tuổi đời lớn, từ 2,5 đến 4 tỷ năm.
Tác giả chính của nghiên cứu, tiến sĩ Aneesh Baburaj thuộc Trung tâm Nghiên cứu và Khám phá Liên ngành về Vật lý Thiên văn (CIERA) của Đại học Northwestern, cho biết GJ 504b là thiên thể đồng hành lạnh nhất từng được phát hiện bằng kính thiên văn mặt đất. Nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đã cố gắng phân tích ánh sáng phát ra từ thiên thể này nhưng đều thất bại vì nó quá mờ. “Khi James Webb thu được phổ ánh sáng đầu tiên của GJ 504b, chúng tôi ngay lập tức nhận thấy có điều gì đó rất đặc biệt. Càng phân tích sâu, chúng tôi càng nhận ra đây là một thế giới hoàn toàn khác biệt so với mọi thiên thể từng nghiên cứu trước đây”, Baburaj chia sẻ.
Sức mạnh của James Webb
Nhóm khoa học đã sử dụng khả năng quan sát hồng ngoại cực nhạy của James Webb kết hợp các thuật toán xử lý dữ liệu tiên tiến để loại bỏ ánh sáng chói lóa từ ngôi sao chủ sáng hơn rất nhiều. Nhờ đó, họ có thể tách riêng phổ ánh sáng của GJ 504b – kỹ thuật giúp xác định thành phần hóa học của khí quyển vì mỗi nguyên tố và phân tử đều để lại “dấu vân tay” đặc trưng. Trước đây, các nhà thiên văn từng phải sử dụng những kính thiên văn lớn nhất thế giới để quan sát GJ 504b suốt cả một đêm nhưng vẫn không thu được phổ ánh sáng. “Với James Webb, toàn bộ quá trình chỉ mất khoảng hai giờ và chúng tôi đã thành công”, Baburaj nói.
Đám mây muối – mảnh ghép còn thiếu
Phổ ánh sáng thu được cho thấy khí quyển GJ 504b chứa hơi nước, khí mê-tan, carbon dioxide, amoniac cùng nhiều phân tử khác. Tuy nhiên, khi đối chiếu với các mô hình khí quyển hiện có, dữ liệu không thể được giải thích nếu chỉ xét thành phần khí thông thường. Bước ngoặt xuất hiện khi họ đưa các loại mây khác nhau vào mô hình mô phỏng. Sau nhiều thử nghiệm, các đám mây hình thành từ muối vô cơ cho kết quả khớp gần như hoàn hảo với dữ liệu James Webb ghi nhận.
Theo các nhà khoa học, những đám mây này hoạt động như một lớp màn che, ngăn kính thiên văn quan sát các tầng khí quyển sâu hơn, từ đó làm thay đổi tín hiệu ánh sáng. “Khi bổ sung mây muối vào mô hình, dấu hiệu của các phân tử nằm sâu bên dưới bị suy giảm đúng như quan sát thực tế. Khi đó, mọi kết quả đều trở nên hợp lý về mặt vật lý”, Baburaj giải thích. Đây là bằng chứng trực tiếp đầu tiên xác nhận giả thuyết được đưa ra cách đây hơn 15 năm rằng những thế giới cực lạnh có thể tồn tại các đám mây cấu tạo từ muối.
Tuy nhiên, nguồn gốc của GJ 504b vẫn là dấu hỏi lớn. Dữ liệu hiện tại chưa đủ để kết luận nó hình thành giống một hành tinh khí khổng lồ hay theo cơ chế tương tự một ngôi sao có khối lượng rất nhỏ. Theo Baburaj, phương pháp quan sát được chứng minh trong nghiên cứu này sẽ giúp các nhà khoa học khám phá nhiều thế giới lạnh và mờ khác trong tương lai. (Theo SciTechDaily, Space)
