Phát hiện ngoại hành tinh kỳ lạ: Vừa có tuyết rơi, vừa có nắng cháy

Các nhà thiên văn vừa phát hiện một ngoại hành tinh kỳ lạ và vô cùng khắc nghiệt. Nếu bạn có dịp du hành không gian, thì hãy bỏ qua hành tinh này nhé.

Kính Viễn vọng Không gian Hubble của NASA vừa quan sát được ngoại hành tinh Kepler-13Ab với nhiều điều kiện khắc nghiệt. Hành tinh này nằm quá gần ngôi sao chủ – sao Kepler-13A – khiến nhiệt độ ban ngày của nó lên đến 2.760 độ C. Trong khi đó, ban đêm lại có tuyết rơi.

Từ trái qua: Ngoại hành tinh Kepler-13Ab với quỹ đạo rất gần ngôi sao chủ Kepler-13A của nó, bên cạnh đó là hệ sao đôi: sao lùn cam Kepler-13C và ngôi sao Kepler-13B. (Đồ họa: NASA, ESA, G. Bacon (STScI)).

Ngoại hành tinh Kepler-13Ab là một hành tinh bị khóa thủy triều với ngôi sao chủ, nghĩa là một nửa của nó sẽ luôn hướng về ngôi sao Kepler-13, trong khi nửa còn lại sẽ đắm chìm trong màn đêm vĩnh cữu.

Phần bán cầu ban đêm có nhiệt độ không cao như phần còn lại, không những vậy, ở đây mưa rơi liên tục và rất nhiều. Mưa ở bán cầu ban đêm không phải mưa nước như ở Trái Đất, mà chúng là hỗn hợp chất lỏng giống như kem chống nắng chúng ta hay dùng.

Những cơn mưa kem chống nắng (oxide titan) luôn rơi dày như những cơn bão tuyết. Các nhà thiên văn không quan sát được trực tiếp những cơn mưa này, mà họ sử dụng kính Hubble để xác định, nhiệt độ khí quyển ngày càng thấp hơn ở những vùng có vĩ độ cao hơn, trái ngược với bình thường.

Đây là một trong những ngoại hành tinh nóng nhất từng được phát hiện, những ngoại hành tinh kiểu này được gọi là “Sao Mộc nóng”. Các hành tinh loại này phải có một lớp khí tương tự oxide titan để hấp thụ ánh sáng và làm nóng, riêng Kepler-13Ab thì không có.

Nếu oxide titan có mặt ở bán cầu ban ngày, nó sẽ hấp thụ ánh sáng và khiến không khí ở đây nóng lên. Oxide titan chỉ có mặt ở bán cầu ban đêm, những cơn gió lạnh khiến chúng ngưng tụ tạo thành các đám mây, và kết tủa tạo ra một thứ như tuyết, đổ liên tục xuống bên dưới.

Trọng lực ở hành tinh này cao hơn gấp 6 lần so với Sao Mộc, kéo tất cả tuyết oxide titan xuống hạ tầng khí quyển, không cho chúng bốc hơi lên cao và vì thế chúng không có cơ hội được thoát ra phía bên kia của hành tinh.

Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học phát hiện thấy một hành tinh kỳ lạ với quá trình kết tủa như thế này, họ gọi đây là “cái bẫy lạnh” trên ngoại hành tinh. Quan sát này cho các nhà khoa học cái nhìn rõ hơn về sự phức tạp của thời tiết trên các hành tinh xa xôi.

So sánh tương quan kích thước của ngoại hành tinh Kepler-13Ab với năm hành tinh trong Hệ Mặt Trời. Đồ họa: NASA, ESA, and A. Feild (STScI).

“Bằng nhiều cách khác nhau, những nghiên cứu về khí quyển của các hành tinh giống Sao Mộc sẽ được sử dụng trong tương lai để nghiên cứu về khí quyển của các hành tinh giống Trái Đất”, nhà nghiên cứu Thomas Beatty ở Đại học Pennsylvania cho biết.

“Các hành tinh giống Sao Mộc thể hiện rõ đặc tính về thời tiết của mình và ta có thể quan sát được dễ dàng, trong khi các hành tinh giống Trái Đất thì không. Do đó, hiểu được thời tiết ở các hành tinh lớn, ta sẽ biết được thêm nhiều điều về thời tiết ở các hành tinh nhỏ".

Nhóm nghiên cứu của ông Beatty đã chọn Kepler-13Ab để quan sát vì đây là một ngoại hành tinh rất nóng. Các quan sát trong quá khứ về những "Sao Mộc nóng" cũng cho thấy sự gia tăng nhiệt độ rất khủng khiếp của chúng. Những hành tinh khí trong Hệ Mặt Trời của chúng ta cũng có hiện tượng tương tự như vậy.

Qua quan sát này, các nhà nghiên cứu khẳng định, những cơn mưa như vậy có thể cũng đã xảy ra ở các ngoại hành tinh khí khổng lồ khác. “Nhưng ở hành tinh này, do trọng lực quá lớn khiến "tuyết" bị giữ lại. Ở các hành tinh khác, những đám mây mưa dễ dàng bay sang bán cầu ban ngày và tan biến thành thể khí”, ông cho biết thêm.

Nghiên cứu này được quan sát qua Máy ảnh Trường nhìn rộng 3 của Hubble với ánh sáng cận hồng ngoại. Quan sát được thực hiện khi ngoại hành tinh xa xôi đi về phía sau của ngôi sao chủ, được gọi là phương pháp tinh thực thứ cấp (secondary eclipse). Phương pháp này cho các nhà khoa học thông tin về nhiệt độ và thành phần trong khí quyển của bán cầu ban ngày của ngoại hành tinh.

“Những quan sát của Kepler-13Ab giúp chúng ta hiểu thêm được về các "Sao Mộc nóng" và cách những đám mây được tạo thành trong khí quyển của chúng, cũng như sự ảnh hưởng của trọng lực đến thành phần của khí quyển. Nhìn vào những hành tinh thế này, bạn sẽ kinh ngạc vì độ nóng của nó, và hơn nữa là trọng lực của chúng", Beatty giải thích.

Nghiên cứu được đăng tải trên The Astronomical Journal.