Các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng James Webb của NASA đã phát hiện ra một hành tinh khổng lồ ngoài hệ mặt trời, được gọi là Beta Pictoris d, ẩn trong một trong những hệ hành tinh được nghiên cứu nhiều nhất trong dải Ngân Hà của chúng ta. Hệ sao Beta Pictoris, nằm cách Trái Đất khoảng 63 năm ánh sáng và có tuổi đời khoảng 23 triệu năm, đã được biết đến với hai hành tinh khổng lồ: Beta Pictoris b và Beta Pictoris c. Việc phát hiện Beta Pictoris d làm cho đây chỉ là hệ hành tinh thứ hai được biết đến có ít nhất ba hành tinh đã được chụp ảnh.
Khác với Beta Pictoris b và c, Beta Pictoris d không được phát hiện bằng cách xác định một điểm sáng, mà bằng cách phát hiện dấu vân tay hóa học độc đáo của bầu khí quyển của nó. Kỹ thuật này có thể biến đổi cách tìm kiếm các thế giới xung quanh các ngôi sao khác. Aidan Gibbs, tác giả chính của nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Astrophysical Journal Letters, cho biết: "Phát hiện này thêm một mảnh ghép vào một hệ hành tinh đã rất thú vị." Beta Pictoris đã từ lâu đóng vai trò như một phòng thí nghiệm để hiểu cách các hệ hành tinh hình thành và phát triển, và giờ đây chúng ta có thêm một hành tinh giúp kể câu chuyện đó.
Khám phá hệ sao Beta Pictoris
Beta Pictoris d được ước tính có khối lượng ít nhất gấp đôi khối lượng của Sao Mộc, làm cho nó trở thành hành tinh nhỏ nhất trong ba hành tinh khổng lồ đã biết trong hệ thống này. Mô hình hóa cho thấy nó có thể quay quanh ngôi sao của mình ở khoảng 30 đơn vị thiên văn, tương đương với khu vực mà Sao Hải Vương chiếm giữ trong hệ mặt trời của chúng ta. Đây là quỹ đạo rộng nhất trong ba hành tinh đã biết, nhưng vẫn nằm bên trong rìa trong của đĩa vụn.
Mặc dù các nhà thiên văn không tìm kiếm một hành tinh mới với Webb, Beta Pictoris d đã xuất hiện trong khi nhóm nghiên cứu sử dụng NIRSpec (Spectrograph hồng ngoại gần) của kính thiên văn để nghiên cứu bầu khí quyển của Beta Pictoris b. Họ đã sử dụng Đơn vị Lĩnh vực Tích hợp của NIRSpec, cho phép thu thập cả hình ảnh và quang phổ từ mỗi pixel trong hình ảnh.
Phương pháp phát hiện mới
Gibbs cho biết: "Chúng tôi không tìm kiếm một hành tinh mới; chúng tôi đang cố gắng hiểu một hành tinh mà chúng tôi đã biết tồn tại. Sau đó, tín hiệu đặc trưng này xuất hiện trong dữ liệu mà chúng tôi không mong đợi." Tín hiệu này là một loạt các đỉnh và đáy trong dữ liệu quang phổ, nơi nhóm nghiên cứu kỳ vọng thấy một quang phổ mượt mà từ ánh sáng phản chiếu từ bụi. Đây là một mẫu đặc trưng của các đường hấp thụ carbon monoxide, trải dài như một mã vạch, một đặc điểm dự kiến trong bầu khí quyển của các hành tinh khổng lồ.
Nhờ quang phổ không chỉ tiết lộ thành phần hóa học mà còn cả chuyển động của một vật thể, nhóm nghiên cứu đã có thể xác định tốc độ, vị trí và sự căn chỉnh của hành tinh với đĩa vụn đều nhất quán với một vật thể quay quanh Beta Pictoris, thay vì một ngôi sao nền hoặc lùn nâu có carbon monoxide trong bầu khí quyển của nó.
Khám phá sâu hơn về Beta Pictoris d
Những quan sát tiếp theo với MIRI (Thiết bị hồng ngoại giữa) của Webb đã phát hiện ra hơi nước và methane, xác nhận thêm danh tính của hành tinh này trong khi cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về bầu khí quyển của nó. Khác với hình ảnh truyền thống, phương pháp quang phổ cho phép các nhà nghiên cứu xác định hành tinh và bắt đầu nghiên cứu bầu khí quyển từ lần quan sát đầu tiên.
Jean-Baptiste Ruffio, nhà khoa học nghiên cứu tại Đại học California, San Diego, cho biết: "Một quang phổ chứa một lượng thông tin khổng lồ. Bạn không chỉ biết rằng đó là một hành tinh; bạn ngay lập tức bắt đầu tìm hiểu về nhiệt độ, hóa học và chuyển động của nó."
Tương lai của nghiên cứu hành tinh
Phát hiện Beta Pictoris d không chỉ mở rộng hiểu biết của chúng ta về hệ sao Beta Pictoris mà còn chứng minh một phương pháp mới mạnh mẽ để tìm kiếm các hành tinh ngoài hệ mặt trời. Đây là hành tinh đầu tiên được chụp hình trực tiếp chủ yếu thông qua quang phổ độ phân giải trung bình, cho thấy rằng các nhà thiên văn có thể xác định các thế giới trong môi trường phức tạp thông qua dấu vân tay bầu khí quyển của chúng thay vì chỉ dựa vào hình ảnh coronagraphic truyền thống.
Các nhà nghiên cứu dự định tiếp tục phân tích các quan sát của Webb để xác định tốt hơn nhiệt độ, thành phần bầu khí quyển và quỹ đạo của hành tinh, cung cấp cái nhìn chi tiết hơn về một trong những hệ hành tinh mang tính biểu tượng nhất trong thiên văn học.
TH (phapluatxahoi.kinhtedothi.vn)
