ATLANTA – Một ngoại hành tinh có kích thước bằng Sao Mộc từ lâu đã thu hút các nhà thiên văn học với nhiệt độ cao, gió mạnh và mưa thủy tinh theo chiều ngang. Giờ đây, dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian James Webb đã tiết lộ một đặc điểm thú vị khác của hành tinh này được gọi là HD 189733b: Nó có mùi giống như trứng thối.

Các nhà nghiên cứu bầu khí quyển của hành tinh HD 189733b đã sử dụng quan sát của Webb để phát hiện một lượng nhỏ hydro sunfua – một loại khí không màu phát ra mùi lưu huỳnh mạnh và chưa từng được phát hiện bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Khám phá này góp phần nâng cao những gì đã biết về thành phần có thể có của các ngoại hành tinh.

Những phát hiện này được biên soạn bởi một nhóm đa tổ chức và được công bố hôm thứ Hai trên tạp chí thiên nhiên.

Một hành tinh kỳ lạ với thời tiết chết chóc

Các nhà khoa học lần đầu tiên phát hiện ra HD 189733b vào năm 2005 và sau đó xác định hành tinh khí khổng lồ này là “Sao Mộc nóng” – một hành tinh có thành phần hóa học tương tự Sao Mộc, hành tinh lớn nhất trong hệ mặt trời của chúng ta, nhưng có nhiệt độ cao hơn. Nằm cách Trái đất chỉ 64 năm ánh sáng, HD 189733b là Sao Mộc nóng gần nhất mà các nhà thiên văn học có thể nghiên cứu khi hành tinh này đi qua phía trước ngôi sao của nó. Vì lý do này, nó là một trong những ngoại hành tinh được nghiên cứu nhiều nhất.

“HD 189733 b không chỉ là một hành tinh khí khổng lồ, nó còn là một ‘gã khổng lồ’ trong lĩnh vực ngoại hành tinh vì đây là một trong những ngoại hành tinh quá cảnh đầu tiên từng được phát hiện”, nhà vật lý thiên văn của Đại học Johns Hopkins, Quang Vệ Fu, cho biết trong một email. Ông nói thêm: “Đó là điểm tựa cho phần lớn sự hiểu biết của chúng ta về tính chất hóa học và vật lý khí quyển của các ngoại hành tinh”.

Hành tinh này lớn hơn Sao Mộc khoảng 10%, nhưng nó nóng hơn nhiều vì nó ở gần ngôi sao của nó hơn khoảng 13 lần so với Sao Thủy với mặt trời của chúng ta. Fu cho biết hành tinh HD 189733b chỉ mất hai ngày Trái đất để hoàn thành một quỹ đạo quanh ngôi sao của nó.

Khoảng cách gần với ngôi sao này khiến hành tinh này có nhiệt độ trung bình như thiêu đốt là 1.700 độ F và gió mạnh khiến các hạt silicat giống như thủy tinh rơi xuống từ những đám mây cao quanh hành tinh với tốc độ 5.000 dặm một giờ.

Đột ngột có mùi khó chịu

Khi các nhà thiên văn học quyết định sử dụng kính viễn vọng Webb để nghiên cứu hành tinh này để xem tia hồng ngoại nào mà mắt người không nhìn thấy được có thể tiết lộ trong bầu khí quyển của HD 189733b, họ đã rất ngạc nhiên.

Fu cho biết hydro sunfua có mặt trên Sao Mộc và dự kiến ​​​​sẽ được tìm thấy trên các ngoại hành tinh khí khổng lồ, nhưng bằng chứng về sự tồn tại của phân tử này vẫn còn khó nắm bắt bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta.

Fu cho biết: “Hydrogen sulfide là một trong những kho lưu trữ quan trọng nhất trong khí quyển hành tinh. Độ phân giải cao và khả năng hồng ngoại của kính thiên văn Webb cho phép chúng tôi phát hiện hydro sulfua lần đầu tiên trên các ngoại hành tinh, mở ra một cửa sổ quang phổ mới. để nghiên cứu tính chất hóa học của lưu huỳnh trong khí quyển.” “Điều này giúp chúng tôi hiểu các ngoại hành tinh được tạo thành từ đâu và chúng hình thành như thế nào.”

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu còn phát hiện sự hiện diện của nước, carbon dioxide và carbon monoxide trong bầu khí quyển của hành tinh này, Fu cho biết – điều đó có nghĩa là những phân tử này có thể phổ biến ở các ngoại hành tinh khí khổng lồ khác.

Fu cho biết, mặc dù các nhà thiên văn học không mong đợi sự sống tồn tại trên hành tinh HD 189733b do nhiệt độ cao của nó, nhưng việc phát hiện ra một khối xây dựng như lưu huỳnh trên một ngoại hành tinh đã làm sáng tỏ sự hình thành hành tinh.

Lưu huỳnh là nguyên tố quan trọng để hình thành các phân tử phức tạp hơn, và giống như carbon, nitơ, oxy và phốt phát, các nhà khoa học cần nghiên cứu thêm về nó để hiểu đầy đủ về cách các hành tinh hình thành và chúng được tạo thành từ đâu.

– Quang Vệ Fu, nhà vật lý thiên văn

Fu cho biết: “Lưu huỳnh là nguyên tố quan trọng để hình thành các phân tử phức tạp hơn, và giống như carbon, nitơ, oxy và phốt phát, các nhà khoa học cần nghiên cứu thêm về nó để hiểu đầy đủ về cách các hành tinh hình thành và chúng được tạo thành từ đâu”.

Các phân tử có mùi đặc trưng, ​​chẳng hạn như amoniac, đã được phát hiện trong bầu khí quyển của các ngoại hành tinh khác.

Nhưng khả năng của Webb cho phép các nhà khoa học xác định các hóa chất cụ thể trong khí quyển xung quanh các ngoại hành tinh một cách chi tiết hơn trước.

Kim loại nặng hành tinh

Trong hệ mặt trời của chúng ta, các hành tinh băng khổng lồ như Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương, mặc dù nhìn chung có khối lượng nhỏ hơn, nhưng chứa nhiều kim loại hơn các hành tinh khí khổng lồ Sao Mộc và Sao Thổ, là những hành tinh lớn nhất, cho thấy rằng có thể có mối tương quan giữa hàm lượng kim loại và khối lượng.

Các nhà thiên văn học tin rằng một lượng lớn băng, đá và kim loại – chứ không phải các loại khí như hydro và heli – đã tham gia vào quá trình hình thành Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương.

Dữ liệu của Webb cũng cho thấy hàm lượng kim loại nặng trên HD 189733b tương tự như trên Sao Mộc.

Fu cho biết: “Bây giờ chúng tôi có phép đo mới này chứng minh rằng nồng độ kim loại (trên hành tinh) thực sự đã cung cấp điểm tựa rất quan trọng cho nghiên cứu này về cách thành phần của hành tinh thay đổi theo khối lượng và bán kính của nó”. Ông nói thêm: “Các kết quả này hỗ trợ sự hiểu biết của chúng tôi về cách các hành tinh hình thành bằng cách tạo ra nhiều vật liệu rắn hơn sau khi lõi ban đầu được hình thành và sau đó tăng cường nó một cách tự nhiên bằng kim loại nặng”.

Bây giờ, nhóm nghiên cứu sẽ tìm kiếm dấu vết của lưu huỳnh trên các ngoại hành tinh khác và xác định xem nồng độ cao của hợp chất có ảnh hưởng đến mức độ hình thành của một số hành tinh so với các ngôi sao chủ của chúng hay không.

“HD 189733b là một hành tinh tham chiếu, nhưng nó chỉ đại diện cho một điểm dữ liệu”, Fu nói. “Cũng giống như con người với tư cách cá nhân thể hiện những đặc điểm độc đáo, hành vi tập thể của chúng ta tuân theo các xu hướng và khuôn mẫu rõ ràng. Với nhiều bộ dữ liệu hơn từ Web, chúng tôi mong muốn hiểu rõ hơn. các hành tinh hình thành như thế nào và liệu hệ thống của chúng ta có… “Hệ mặt trời là duy nhất trong thiên hà.”