WASP-39b, một hành tinh khí khổng lồ cách chúng ta khoảng 700 năm ánh sáng, hóa ra lại là một kho báu ngoại hành tinh.

Đầu năm nay, WASP-39b là đối tượng khám phá đầu tiên chưa từng có của carbon dioxide trong bầu khí quyển của một hành tinh bên ngoài hệ mặt trời.

Giờ đây, phân tích chuyên sâu dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) đã mang đến cho chúng ta một mỏ vàng thông tin tuyệt đối: cái nhìn chi tiết nhất về bầu khí quyển của một ngoại hành tinh cho đến nay.

Các phát hiện bao gồm thông tin về các đám mây của WASP-39b, lần đầu tiên phát hiện trực tiếp quá trình quang hóa trong bầu khí quyển của một ngoại hành tinh và một bản kiểm kê gần như đầy đủ về thành phần hóa học của bầu khí quyển cho thấy những gợi ý thú vị về lịch sử hình thành của ngoại hành tinh.

Những khám phá mang tính sử thi này đã được xuất bản trong năm bài báo thiên nhiênvà mở đường cho việc tiết lộ cuối cùng về các dấu hiệu hóa học của sự sống bên ngoài hệ mặt trời.

Những quan sát ban đầu này là điềm báo về khoa học tuyệt vời hơn nữa sẽ đến với JWST. nhà vật lý thiên văn Laura Kreidberg nóiGiám đốc Viện Thiên văn học Max Planck ở Đức.

“Chúng tôi đã chạy thử kính viễn vọng để kiểm tra hiệu suất và nó gần như hoàn hảo—thậm chí còn tốt hơn những gì chúng tôi có thể mong đợi.”

Kể từ khi phát hiện ra các ngoại hành tinh đầu tiên vào đầu những năm 1990, chúng tôi đã tìm cách tìm hiểu thêm về những thế giới này quay quanh các ngôi sao ngoài hành tinh.

Nhưng những thách thức rất nghiêm trọng. Ngoại hành tinh có thể rất nhỏ và rất xa. Chúng tôi chưa bao giờ nhìn thấy hầu hết chúng: chúng tôi chỉ biết về sự tồn tại của chúng dựa trên ảnh hưởng của chúng đối với các ngôi sao chủ của chúng.

Một hiệu ứng như vậy xảy ra khi một ngoại hành tinh đi qua giữa chúng ta và ngôi sao, một sự kiện được gọi là quá cảnh. Điều này làm ánh sáng sao mờ đi một chút; Các sự kiện làm mờ định kỳ cho thấy sự hiện diện của một vật thể trên quỹ đạo. Chúng ta thậm chí có thể tính ra kích thước của vật thể đang quay quanh quỹ đạo này, dựa trên hiệu ứng mờ dần và lực hấp dẫn lên ngôi sao.

Và một điều nữa chúng ta có thể nói, dựa trên dữ liệu chuyển nhượng. Khi ánh sáng sao đi qua bầu khí quyển của một ngoại hành tinh đi qua, nó sẽ thay đổi. Một số bước sóng trên quang phổ mờ hơn hoặc sáng hơn, tùy thuộc vào cách các phân tử trong khí quyển hấp thụ và phát lại ánh sáng.

Tín hiệu yếu, nhưng với kính viễn vọng đủ mạnh và một tập hợp các quá cảnh, các đặc tính hấp thụ và phát xạ thay đổi trên quang phổ có thể được giải mã để xác định thành phần khí quyển của một ngoại hành tinh.

JWST là kính viễn vọng không gian mạnh nhất từng được phóng. Với ba trong số bốn thiết bị của mình, nó đã thu được quang phổ hồng ngoại chi tiết của ngôi sao WASP-39. Sau đó, các nhà khoa học bắt đầu phân tích các mã màu.

Đầu tiên là danh sách các hạt trong bầu khí quyển của WASP-39b. Ngoài những điều trên Khí cacbonicCác nhà nghiên cứu đã phát hiện ra hơi nước, natri và carbon monoxide. Không phát hiện thấy khí mê-tan, điều đó có nghĩa là tính kim loại của WASP-39b cao hơn so với tính kim loại được tìm thấy trên Trái đất.

Nó cũng cho thấy sự phong phú của các yếu tố này. Đặc biệt, tỷ lệ carbon so với oxy cho thấy ngoại hành tinh được hình thành cách xa ngôi sao chủ của nó hơn so với vị trí gần hiện tại của nó, chiếm một quỹ đạo bốn ngày. Và mô hình hóa và dữ liệu quan sát chỉ ra rằng bầu trời của ngoại hành tinh được tạo nên bởi những đám mây đứt gãy – không phải nước, mà là silicat và sunfat.

Cuối cùng, các quan sát cho thấy sự hiện diện của một hợp chất gọi là sulfur dioxide. Ở đây trong hệ mặt trời, trên những thế giới đá như sao Kim và Mặt trăng Jovian ayoSulphur dioxide là kết quả của hoạt động núi lửa. Nhưng trong lĩnh vực khí, sulfur dioxide có một câu chuyện nguồn gốc khác: nó được tạo ra khi hydro sulfua bị ánh sáng phân hủy thành các bộ phận cấu thành của nó, và lưu huỳnh thu được bị oxy hóa.

Các phản ứng hóa học gây ra bởi một photon được gọi là quang hóavà có ý nghĩa đối với khả năng sinh sống, sự ổn định của khí quyển và thành phần sol khí.

Rõ ràng, WASP-39b khó có thể tồn tại sự sống như chúng ta biết vì nhiều lý do, bao gồm nhưng không giới hạn ở nhiệt độ thiêu đốt và thành phần khí của nó, nhưng việc phát hiện ra quang hóa học có ý nghĩa đối với các nghiên cứu về bầu khí quyển của thế giới khác và hiểu được quá trình phát triển của chính WASP-39b.

Các nhà khoa học hành tinh đã chuẩn bị trong nhiều năm để hiểu rõ hơn về bầu khí quyển mà JWST dự kiến ​​sẽ cung cấp. Với phân tích chi tiết đầu tiên về bầu khí quyển bên ngoài hệ mặt trời, có vẻ như kính viễn vọng không gian sẽ thực hiện được lời hứa của nó.

Ngoài ra, các nhóm tham gia vào nghiên cứu này đang chuẩn bị tài liệu để các nhà khoa học khác có thể áp dụng các kỹ thuật của họ cho các quan sát ngoại hành tinh JWST trong tương lai.

Chúng ta có thể không phát hiện ra dấu hiệu của sự sống trong bầu khí quyển của một ngoại hành tinh với JWST—có lẽ cần phải có một kính thiên văn mạnh hơn để hiển thị mức độ chi tiết tinh vi này—nhưng với WASP-39b đã phân tích, khám phá đó thậm chí còn thú vị hơn trong tầm tay. .

dữ liệu như thế này, nhà thiên văn học Natalie Batalha nói Từ Đại học California Santa Cruz, “Người thay đổi cuộc chơi.”

Tìm kiếm sẽ được xuất bản thiên nhiên Nó có thể được đọc trong các ấn bản in sẵn ở đâyVà ở đâyVà ở đâyVà ở đâyVà ở đây.