Bầu không khí của Sao Hải Vương nhỏ đã chín muồi để nghiên cứu

Bầu khí quyển của Sao Hải Vương nhỏ trên hành tinh màu xanh lam, hơi có mây trên nền đen.

Ý tưởng của nghệ sĩ về TOI-1231 b cho thấy một thế giới có kích thước nhỏ bằng Sao Hải Vương có bầu khí quyển sâu, lý tưởng để nghiên cứu thêm bằng kính viễn vọng không gian. Hình ảnh qua NASA / JPL-Caltech /UNM.


Vào tháng 6, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA (JPL) và Đại học New Mexico đã thông báo về việc phát hiện ra mộtngoại hành tinh, đếnmini-Neptune, khoảng 90năm ánh sángtừ trái đất. Gọi làTOI-1231 b, nó quay quanh một quỹ đạo nhỏsao lùn đỏ(hoặc sao lùn M) cứ 24 ngày một lần. Thế giới này nhỏ hơn hành tinh Neptune trong hệ mặt trời của chúng ta. Nhưng nó giống với sao Hải Vương ở chỗ nó có vẻ như có một bầu khí quyển dày. Các nhà nghiên cứu cho biết họ rất vui mừng về hành tinh này vì nó:

… Mang đến những cơ hội nghiên cứu thú vị nhờ bầu khí quyển quan trọng của hành tinh, ngôi sao nhỏ và tốc độ di chuyển của hệ thống ra khỏi Trái đất.


Các nhà nghiên cứunộpphiên bản in trước của bài báo nghiên cứu mới cho arXiv vào ngày 17 tháng 5 năm 2021 (sửa đổi lần cuối vào ngày 8 tháng 6).

Bầu không khí đáng kể

Thợ săn hành tinh quay quanh quỹ đạo của NASATESSlần đầu tiên tiết lộ sự tồn tại của hành tinh này vào năm 2019. Xác nhận thêm được đưa ra thông quaMáy đo quang phổ Planet FindertrênĐất sét Magellankính thiên văn tại Đài quan sát Las Campanas ở Chile.

Làm sao họ biết được bầu khí quyển của Sao Hải Vương nhỏ này rất sâu? Tác giả chínhJennifer Burtcủa Phòng thí nghiệm Lực đẩy Phản lực của NASA ở Pasadena, California,giải thíchtrong một tuyên bố:

Làm việc với một nhóm các nhà thiên văn học xuất sắc trên toàn cầu, chúng tôi có thể thu thập dữ liệu cần thiết để mô tả đặc điểm của ngôi sao chủ và đo cả bán kính và khối lượng của hành tinh. Những giá trị đó cho phép chúng tôi tính toán mật độ khối của hành tinh và đưa ra giả thuyết về những gì hành tinh được tạo ra.




TOI-1231 b có kích thước và mật độ khá giống với Sao Hải Vương, vì vậy chúng tôi nghĩ rằng nó có một bầu khí quyển lớn, tương tự.

Trái đất và sao Hải Vương với một hành tinh khác ở giữa chúng, trên nền đen.

Các sao Hải Vương nhỏ như TOI-1231 b có khối lượng lớn hơn Trái đất nhưng ít khối lượng hơn Hải Vương tinh, như thể hiện trong so sánh kích thước chung này. Hình ảnh qua NASA Goddard / Robert Simmon (Earth) / NASA-JPL (Neptune).

Ngôi sao nhỏ

Một chìa khóa khác cho sự phấn khích xung quanh hành tinh này là thực tế là nó quay quanh một ngôi sao nhỏ. Thực tế đó làm cho việc nghiên cứu trở nên dễ dàng hơn so với việc quay quanh một ngôi sao lớn hơn, sáng hơn.Diana Dragomircủa Đại học New Mexico, một cộng tác viên trong nghiên cứu,lưu ý:

Sao lùn M nhỏ hơn và sở hữu một phần nhỏ khối lượng của mặt trời và cóđộ sáng. Bởi vì sao lùn M nhỏ hơn, khi một hành tinh có kích thước nhất định đi ngang qua ngôi sao, lượng ánh sáng bị chặn lại bởi hành tinh sẽ lớn hơn, làm cho quá trình di chuyển dễ dàng được phát hiện hơn.


Hãy tưởng tượng một hành tinh giống Trái đất đi qua trước một ngôi sao có kích thước bằng mặt trời, nó sẽ chặn một chút ánh sáng nhỏ. Nhưng nếu nó đi qua phía trước của một ngôi sao nhỏ hơn nhiều, tỷ lệ ánh sáng bị chặn lại sẽ lớn hơn.

Theo một nghĩa nào đó, điều này tạo ra một cái bóng lớn hơn trên bề mặt của ngôi sao, khiến các hành tinh xung quanh sao lùn M trở nên dễ phát hiện hơn và dễ nghiên cứu hơn.

Di chuyển nhanh khỏi Trái đất

Những nhà khoa học nàygiải thích:

Một cách khác để nghiên cứu bầu khí quyển của hành tinh là điều tra xem liệu khí có đang bị thổi bay hay không, bằng cách tìm kiếm bằng chứng về các nguyên tử như hydro và heli bao quanh hành tinh khi nó di chuyển ngang qua mặt sao chủ của nó.


Nói chung, nguyên tử hydro hầu như không thể phát hiện được vì sự hiện diện của chúng bị che bởi khí giữa các vì sao. Nhưng hệ thống sao hành tinh này mang đến một cơ hội duy nhất để áp dụng phương pháp này vì tốc độ di chuyển của nó ra khỏi Trái đất.

Nó có những đám mây nước?

TOI-1231 b là một trong những hành tinh nhỏ hơn thú vị nhất được tìm thấy cho đến nay. Hành tinh này có nhiệt độ ước tính chỉ 140 độ F (60 độ C). Điều đó nghe ấm áp hơn một ngày mùa hè trên Trái đất. Nhưng TOI-1231 b gần ngôi sao của nó hơn Trái đất tám lần so với mặt trời. Với sự gần gũi đó, nhiệt độ của nó tương tự như nhiệt độ của Trái đất một cách đáng ngạc nhiên.

Nó tương tự nhờ ngôi sao chủ lạnh hơn và ít sáng hơn.

Các nhà thiên văn học trước đây đã xác định rằng các hành tinh ngoài hành tinh mát mẻ như TOI-1231 b có thể có những đám mây ở độ cao lớn trong bầu khí quyển của chúng. Tất nhiên, điều đó thật thú vị, nhưng nó cũng gây khó khăn hơn trong việc xác định loại khí nào trong khí quyển.

Một thế giới như vậy,K2-18 b, cho thấy nước trong bầu khí quyển của nó. Thế giới này có kích thước và phạm vi nhiệt độ tương tự như TOI-1231 b. TOI-1231 b cũng có thể có nước? Như Burtlưu ý:

TOI-1231 b là một trong những hành tinh khác duy nhất mà chúng ta biết có kích thước và phạm vi nhiệt độ tương tự, vì vậy những quan sát trong tương lai về hành tinh mới này sẽ cho chúng ta xác định mức độ phổ biến (hoặc hiếm) đối với các đám mây nước hình thành xung quanh những vùng ôn đới này thế giới.

Người phụ nữ trẻ tóc dài cầm micro với chiếc bàn lớn phía sau.

Jennifer Burt tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA đã dẫn đầu nhóm khám phá. Hình ảnh quaJPL.

Không phải là một thế giới đá

Ngay cả khi TOI-1231 b có nước trong bầu khí quyển của nó, nó vẫn không giống Trái đất cho lắm. Dữ liệu cho đến nay chỉ ra rằng nó giống một thế giới khí với bầu khí quyển sâu, chứ không phải là một hành tinh đá được bao quanh bởi một bầu khí quyển mỏng hơn, như Trái đất. Như Dragomirgiải thích:

Mật độ thấp của TOI-1231 b cho thấy nó được bao quanh bởi một bầu khí quyển đáng kể chứ không phải là một hành tinh đá. Nhưng thành phần và mức độ của bầu khí quyển này vẫn chưa được biết! TOI-1231 b có thể có một bầu khí quyển hydro hoặc hydro-helium lớn, hoặc một bầu khí quyển hơi nước dày đặc hơn. Mỗi hành tinh trong số này sẽ chỉ ra một nguồn gốc khác nhau, cho phép các nhà thiên văn học hiểu được liệu các hành tinh hình thành khác nhau như thế nào xung quanh sao lùn M khi so sánh với các hành tinh xung quanh mặt trời của chúng ta chẳng hạn.

Nhìn về phía trước

Vậy các nhà thiên văn học sẽ nghiên cứu bầu khí quyển của TOI-1231 b như thế nào? Bởi vì hành tinh sáng trong vùng cận hồng ngoại, nó sẽ lý tưởng cho các quan sát trong tương lai bằng các kính thiên văn nhưKính viễn vọng không gian Hubblevà sắp tớiKính viễn vọng không gian James Webb.

Trên thực tế, Hubble được lên kế hoạch thực hiện một số quan sát mới vào cuối tháng này. Dragomir nói:

Các quan sát của Hubble sắp tới của chúng tôi sẽ bắt đầu trả lời những câu hỏi này và Webb hứa hẹn sẽ có một cái nhìn sâu sắc hơn về bầu khí quyển của hành tinh này.

Không giống nhau, nhưng tương tự

Hàng nghìn ngoại hành tinh đã được phát hiện, nhưng hầu hết các hệ hành tinh được tìm thấy cho đến nay không giống chúng ta cho lắm. TOI-1231 b là một thế giới gần giống với các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta hơn, ví dụ như Sao Thiên Vương hoặc Sao Hải Vương. Tuy nhiên, nó vẫn là duy nhất. Cho đến nay, tất cả các ngoại hành tinh đều là duy nhất; như những bông tuyết,không có hai người giống nhau. Như Burtgiải thích:

Một trong những kết quả hấp dẫn nhất trong hai thập kỷ qua của khoa học ngoại hành tinh là cho đến nay, không có hệ hành tinh mới nào mà chúng ta phát hiện ra trông giống như hệ mặt trời của chính chúng ta. Chúng chứa đầy các hành tinh có kích thước từ Trái đất và sao Hải Vương trên quỹ đạo ngắn hơn nhiều so với sao Thủy, vì vậy chúng tôi không có bất kỳ ví dụ địa phương nào để so sánh chúng với.

Hành tinh mới mà chúng tôi phát hiện này vẫn còn kỳ lạ, nhưng nó đã tiến gần hơn một bước để có phần giống với các hành tinh lân cận của chúng ta.

So với hầu hết các hành tinh chuyển tiếp được phát hiện cho đến nay, thường có nhiệt độ thiêu đốt hàng trăm hoặc hàng nghìn độ, TOI-1231 b thực sự rất lạnh.

Dragomir đã thêm:

Hành tinh này chỉ cùng nhóm với hai hoặc ba hành tinh nhỏ khác gần đó sẽ được xem xét kỹ lưỡng với mọi cơ hội chúng ta có được và sử dụng nhiều loại kính thiên văn, trong nhiều năm tới. Vì vậy, hãy theo dõi những phát triển mới của TOI-1231 b!

Đĩa kính thiên văn vàng lục giác trong không gian với các ngôi sao trên nền.

Hình minh họa của nghệ sĩ về Kính viễn vọng Không gian James Webb sắp ra mắt của NASA. Webb cùng với Kính viễn vọng Không gian Hubble sẽ có thể quan sát kỹ hơn bầu khí quyển của TOI-1231 b. Hình ảnh quaNASA.

Điểm mấu chốt: Các nhà khoa học tại JPL và Đại học New Mexico nói rằng bầu khí quyển sâu của Sao Hải Vương nhỏ mới được phát hiện là lý tưởng để nghiên cứu bằng kính viễn vọng không gian.

Nguồn: TOI-1231 b: Một hành tinh ôn đới, có kích thước sao Hải Vương chuyển tuyến gần đó người lùn M3 NLTT 24399

Via University of New Mexico