Khám phá hành tinh 4 mùa trong 36 giờ

Hành tinh thú vị có 2 mùa hè và 2 mùa đông. Ảnh: NASA

36 giờ quay quanh sao chủ

Các phép đo từ Vệ tinh Khảo sát Exoplanet của NASA (TESS) đã cho phép các nhà thiên văn học cải thiện đáng kể sự hiểu biết của họ về môi trường kỳ quái của KELT-9 b - một trong những hành tinh nóng nhất từng được biết đến.

John Ahlers - nhà thiên văn học tại Hiệp hội Nghiên cứu Vũ trụ Đại học ở Columbia (Maryland, Mỹ) và Trung tâm Hàng không Vũ trụ của NASA ở Greenbelt cho biết: “Có những yếu tố vô cùng kỳ lạ tại hành tinh KELT-9b. Đó là một hành tinh khổng lồ có quỹ đạo ở rất gần một ngôi sao chủ đang quay nhanh. Những đặc điểm này khiến chúng ta gặp nhiều khó khăn trong việc tìm hiểu về ngôi sao và ảnh hưởng của nó đối với hành tinh này”.

Những phát hiện mới do nhóm nghiên cứu của ông Ahlers dẫn đầu được đăng tải trên Tạp chí Thiên văn vào đầu tháng 6. Nằm cách chòm sao Cygnus khoảng 670 năm ánh sáng, KELT-9 b được phát hiện vào năm 2017, khi hành tinh này đi qua phía trước ngôi sao chủ (KELT-9) - một sự kiện được gọi là “quá cảnh”.

Hiện tượng này của KELT-9 b lần đầu tiên được quan sát bởi Kính thiên văn cực nhỏ Kilodegree (KELT). Đây là hệ thống quan sát thiên văn được hình thành bởi hai kính viễn vọng robot tại Arizona và Nam Phi.

Trong khoảng thời gian từ ngày 18/7 - 11/9/2019, TESS đã quan sát 27 lần KELT-9 b quá cảnh. Đây được coi là một phần trong chiến dịch quan sát bầu trời phía Bắc được kéo dài hằng năm. Các nhà khoa học thực hiện phép đo sau mỗi hai phút. Những quan sát này cho phép nhóm nghiên cứu mô hình hóa hệ thống ngôi sao chủ bất thường, cũng như tác động của nó lên hành tinh.

KELT-9 b là một thế giới khổng lồ, với lượng khí lớn hơn khoảng 1,8 lần và khối lượng gấp 2,9 lần sao Mộc. Một mặt của hành tinh này luôn quay về phía ngôi sao chủ của mình, tương tự như Mặt trăng luôn chỉ hướng cùng một mặt với Trái đất.

KELT-9b chỉ mất 36 giờ để xoay quanh ngôi sao chủ và nhận được năng lượng gấp 44.000 lần từ KELT-9, so với lượng Trái đất có từ Mặt trời. Đây là lý do khiến hành tinh này thường có nhiệt độ rơi vào khoảng 7.800 độ F (4.300 độ C), nóng hơn bề mặt của một số ngôi sao khác.

KELT-9b nằm trong nhóm “sao Mộc siêu nóng” - những ngoại hành tinh có kích thước tương tự sao Mộc trong Hệ Mặt trời, nhưng quỹ đạo rất gần sao chủ. Kết quả là nhiệt độ của chúng cao đến mức có một số quá trình lý tính giống ngôi sao hơn là hành tinh.

Một mùa chỉ kéo dài 9 giờ

Trong khi đó, ngôi sao chủ của KELT-9 b cũng được nhận định là một hiện tượng kỳ lạ. Bức xạ cực mạnh từ KELT-9 có thể thổi bay khí quyển hành tinh xoay quanh, làm lưu lại một vệt khí phía sau hành tinh. Nó có kích thước gấp đôi và nóng hơn Mặt trời trung bình khoảng 56%. Tuy nhiên, ngôi sao này quay nhanh hơn 38 lần so với Mặt trời và có thể hoàn thành một vòng chỉ trong 16 giờ.

Tốc độ vòng quay quá nhanh khiến ngôi sao trở nên biến dạng, phẳng ở hai cực và mở rộng tại phần giữa như hình cầu. Điều này làm cho các cực sao nóng và sáng hơn, trong khi vùng xích đạo nguội đi và mờ dần. Đây là hiện tượng tối trọng lực. Kết quả là, sự chênh lệch nhiệt độ tại các khu vực trên bề mặt của ngôi sao lên tới gần 1.500 độ F (800 độ C).

Khi KELT-9 b đi qua cực của ngôi sao chủ, nó sẽ trải qua mùa hè và ngược lại, khi qua đường xích đạo, hành tinh sẽ trải qua mùa đông. Do đó, KELT-9 b có thể trải qua 2 mùa hè và 2 mùa đông mỗi “năm”, với một mùa chỉ kéo dài trong 9 giờ.

Tuy nhiên, các nhà khoa học cho rằng, hành tinh KELT-9 b quay không đều quanh ngôi sao chủ. Hành tinh bắt đầu quá cảnh khi đến gần các cực sáng của ngôi sao. Sau đó, ánh sáng ngày càng ít đi khi KELT-9 b đi qua đường xích đạo mờ hơn của ngôi sao. Sự bất đối xứng này được cho là manh mối cho sự thay đổi nhiệt độ và độ sáng trên bề mặt ngôi sao.

Nhờ đó, nhóm nghiên cứu có thể tái tạo lại hình dạng không cân đối của ngôi sao, cũng như hướng của nó trong không gian, phạm vi nhiệt độ của bề mặt và các yếu tố khác ảnh hưởng đến hành tinh.

Để tìm kiếm những ngoại hành tinh khác có hiện tượng tương tự, các nhà khoa học sẽ cần sử dụng một số công cụ có độ chính xác cao. Những tổ hợp kính viễn vọng không gian hiện đại như Kilodegree hay Spitzer có thể thu nhận mọi biến đổi nhiệt tinh tế do các ngoại hành tinh tỏa ra, bằng cách nhìn vào bước sóng hồng ngoại. Với điều kiện khí hậu khắc nghiệt, sự sống không thể tồn tại trên KELT-9 b.

Trong số những hệ thống hành tinh mà chúng tôi đã nghiên cứu thông qua tối trọng lực, tới nay, các hiện tượng trên KELT-9 b là ngoạn mục nhất. Chúng tôi hy vọng sẽ có thể khám phá ra những bí mật về sự hình thành và lịch sử tiến hóa của các hành tinh xung quanh ngôi sao có khối lượng lớn. JASON BARNES – GS vật lý tại Trường Đại học Idaho