Các nhà khoa học “bối rối” trước hành tinh kỳ lạ hình quả chanh

Hành tinh có kích thước bằng sao Mộc này được phát hiện bởi Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) của NASA và kỳ lạ đến mức nó thách thức mọi thứ chúng ta biết về cách các hành tinh hình thành.

Được đặt tên là PSR J2322–2650b, hành tinh khí khổng lồ này có bầu khí quyển kỳ lạ gồm carbon và heli, không giống bất kỳ hành tinh ngoài hệ mặt trời nào khác đã biết.

Những đám mây bồ hóng trôi nổi trong vùng siêu nóng của bầu khí quyển phía trên và ngưng tụ thành kim cương sâu trong lõi của hành tinh. Thành phần bất thường này càng trở nên kỳ lạ hơn bởi thực tế là hành tinh này không quay quanh một ngôi sao như mặt trời của chúng ta.

Thay vào đó, thế giới này quay quanh một loại sao neutron được gọi là sao xung – lõi siêu đặc của một ngôi sao đã chết, nén khối lượng của mặt trời thành một thứ có kích thước bằng một thành phố.

Nằm cách Trái Đất 750 năm ánh sáng, sao xung này liên tục bắn phá hành tinh bị giam cầm của nó bằng tia gamma và kéo giãn nó dưới tác động của trọng lực thành hình dạng “quả chanh” độc đáo.

Điều này tạo ra một số chênh lệch nhiệt độ khắc nghiệt nhất từng được thấy trên một hành tinh, với nhiệt độ dao động từ 650°C (1.200°F) vào ban đêm đến 2.030°C (3.700°F) vào ban ngày. Ngay cả theo tiêu chuẩn của các hành tinh ngoài hệ mặt trời kỳ lạ, PSR J2322–2650b vẫn nổi bật là một hành tinh đặc biệt kỳ dị.

Và trong một bài báo mới đăng trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters, các nhà nghiên cứu đã sử dụng kính viễn vọng không gian sóng vô tuyến (JWST) để tiết lộ rằng hành tinh này thậm chí còn kỳ lạ hơn.

Đồng tác giả của nghiên cứu, Tiến sĩ Peter Gao, thuộc Phòng thí nghiệm Trái Đất và Hành tinh Carnegie, cho biết: “Tôi nhớ sau khi chúng tôi thu thập được dữ liệu, phản ứng chung của chúng tôi là “Cái quái gì thế này? Nó cực kỳ khác so với những gì chúng tôi mong đợi.”

Trong số khoảng 6.000 hành tinh ngoài hệ mặt trời đã biết, đây là hành tinh khí khổng lồ duy nhất quay quanh một sao neutron. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên khi mà các sao neutron thường xé tan các hành tinh lân cận bằng lực hấp dẫn hoặc làm bốc hơi chúng bằng sự bắn phá của bức xạ mạnh.

PSR J2322–2650b cũng ở rất gần ngôi sao của nó, chỉ cách 1,6 triệu km, so với khoảng cách 160 triệu km giữa Trái đất và Mặt trời. Điều đó có nghĩa là một năm trên thế giới kỳ lạ này chỉ kéo dài 7,8 giờ khi nó quay quanh sao neutron với tốc độ đáng kinh ngạc.

Nhưng điều thực sự khiến hành tinh này trở nên hoàn toàn bất thường là thành phần khí quyển của nó. Đồng tác giả, Tiến sĩ Michael Zhang, thuộc Đại học Chicago, cho biết: “Đây là một loại khí quyển hành tinh mới mà chưa ai từng thấy trước đây.”

“Thay vì tìm thấy các phân tử thông thường mà chúng ta mong đợi trên một hành tinh ngoài hệ mặt trời — như nước, metan và carbon dioxide — chúng ta lại thấy carbon phân tử, cụ thể là C3 và C2.”

Điều này thực sự kỳ lạ bởi vì, ở nhiệt độ cao như trên hành tinh này, carbon lẽ ra phải liên kết với bất kỳ nguyên tử nào khác trong khí quyển. Điều đó có nghĩa là carbon phân tử chỉ có thể chiếm ưu thế khi hầu như không có oxy hoặc nitơ.

Trong số khoảng 150 hành tinh mà các nhà khoa học đã phân tích kỹ lưỡng, không một hành tinh nào có carbon phân tử trong khí quyển của nó. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn thực sự không biết làm thế nào một hành tinh kỳ lạ như vậy có thể hình thành.

“Liệu hành tinh này có hình thành giống như một hành tinh bình thường không? Không, bởi vì thành phần của nó hoàn toàn khác biệt,” Tiến sĩ Zhang nói.

Tương tự, hành tinh này không thể hình thành bằng cách bóc tách các lớp ngoài của một ngôi sao vì các phản ứng hạt nhân trong lõi sao không tạo ra carbon nguyên chất.

Tiến sĩ Zhang nói thêm: “Rất khó để tưởng tượng làm thế nào bạn có được thành phần giàu carbon đến mức này.” Dường như nó loại trừ mọi cơ chế hình thành đã biết.’