Lần đầu phát hiện mây băng trên hành tinh ngoài hệ Mặt trời

Nghiên cứu dẫn đầu bởi nhà khoa học Elisabeth Matthews tại Viện Thiên văn học Max Planck cho thấy, hành tinh mới Epsilon Indi Ab có nhiều đặc điểm tương đồng với sao Mộc nhưng cấu trúc khí quyển lại khá phức tạp. Việc phát hiện mây băng nước cho thấy những yếu tố trước đây chưa được tính đến trong các mô hình lý thuyết.

Bước tiến mới trong nghiên cứu ngoại hành tinh

Trong nhiều thập kỷ, việc tìm kiếm các hành tinh ngoài hệ Mặt trời chủ yếu dựa vào các phương pháp gián tiếp nhằm xác định khối lượng và kích thước. Tuy nhiên, sự kiện phóng Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) vào năm 2022 đã mở ra giai đoạn mới, cho phép các nhà khoa học nghiên cứu trực tiếp và chi tiết hơn về khí quyển của các ngoại hành tinh.

Theo bà Elisabeth Matthews, JWST hiện đã có khả năng quan sát những hành tinh tương tự trong hệ Mặt trời ở mức độ chi tiết chưa từng có. Tuy vậy, để có thể phân tích sâu các hành tinh giống Trái đất, giới khoa học vẫn cần những thế hệ kính viễn vọng tiên tiến hơn trong tương lai.

Dù sở hữu năng lực vượt trội, JWST vẫn gặp khó khăn trong việc nghiên cứu các hành tinh tương tự sao Mộc. Nguyên nhân là phần lớn các kỹ thuật hiện nay phụ thuộc vào việc hành tinh đi qua trước ngôi sao chủ, điều thường xảy ra với các hành tinh ở quỹ đạo gần, vốn có nhiệt độ cao hơn nhiều.

Để vượt qua hạn chế này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp chụp ảnh trực tiếp bằng thiết bị hồng ngoại tầm trung MIRI trên JWST. Nhờ đó, họ thu được một trong những hình ảnh chi tiết nhất từ trước đến nay về một hành tinh “giống sao Mộc” thực thụ

Nhà nghiên cứu Bhavesh Rajpoot cho biết hành tinh này có khối lượng gấp khoảng 7,6 lần sao Mộc, nhưng đường kính lại gần tương đương.

Hành tinh Epsilon Indi Ab quay quanh ngôi sao chủ Epsilon Indi A ở khoảng cách xa gấp bốn lần so với khoảng cách từ sao Mộc đến Mặt trời. Ngôi sao chủ này nhỏ hơn và mát hơn Mặt trời, giúp giữ cho nhiệt độ của hành tinh ở mức tương đối thấp. Nhiệt độ bề mặt của nó được ước tính là từ 200 đến 300 Kelvin (tương đương -70 đến +20 độ C).

Tuy nhiên, hành tinh này vẫn ấm hơn sao Mộc (vốn có nhiệt độ khoảng 140K). Các nhà khoa học cho rằng phần nhiệt dư thừa xuất phát từ năng lượng còn lại sau quá trình hình thành hành tinh, và sẽ giảm dần theo thời gian.

Mở đường cho những khám phá tương lai

Để quan sát hành tinh này, các nhà thiên văn học đã sử dụng bộ lọc che quang (coronagraph) để loại bỏ ánh sáng chói từ ngôi sao chủ. Nhờ đó, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ánh sáng yếu ớt từ chính hành tinh này. Dữ liệu thu được ở các bước sóng khác nhau giúp họ ước tính lượng khí amoniac (NH₃) trong khí quyển.

Kết quả cho thấy lượng amoniac thấp hơn dự đoán, trái ngược với kỳ vọng đối với một hành tinh kiểu sao Mộc. Lời giải thích hợp lý nhất là sự hiện diện của các đám mây băng nước dày, không đồng đều, tương tự mây ti cao trên Trái đất.

Phát hiện này cho thấy các mô hình khí quyển hiện tại, vốn thường bỏ qua yếu tố mây do khó mô phỏng, cần được cải tiến. Đồng tác giả James Mang nhận định đây là một “vấn đề tích cực”, phản ánh bước tiến lớn trong khả năng quan sát nhờ JWST.

Trong thời gian tới, các quan sát bổ sung có thể giúp làm rõ hơn cấu trúc của những đám mây băng nước này. Đáng chú ý, Kính viễn vọng Không gian Nancy Grace Roman dự kiến phóng vào giai đoạn 2026–2027 sẽ hỗ trợ hiệu quả trong việc phát hiện trực tiếp các đám mây phản xạ ánh sáng.

Hiện nhóm nghiên cứu đang tiếp tục xin thêm thời gian quan sát trên JWST để khảo sát các hành tinh lạnh tương tự sao Mộc. Những nỗ lực này được kỳ vọng sẽ đặt nền móng cho mục tiêu dài hạn: nghiên cứu các hành tinh giống Trái đất và tìm kiếm dấu hiệu của sự sống ngoài hệ Mặt trời.Trở lại Chuyên mụ

Minh Nguyễn