Các nhà thiên văn phát hiện rằng hai vùng nằm ở ranh giới giữa ngày và đêm của hành tinh này, tương ứng với khu vực bình minh và hoàng hôn, lại có đặc điểm khí quyển khác nhau rõ rệt. Kính viễn vọng không gian James Webb đã phát hiện ra sự khác biệt đáng kể giữa bình minh và hoàng hôn trên hành tinh siêu nóng WASP-121 b. Ảnh minh họa: Mikal Evans/ SciTechDaily
Nghiên cứu do Cyril Gapp, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Viện Thiên văn Max Planck (MPIA) ở Heidelberg, Đức, dẫn đầu, đã cung cấp bằng chứng trực tiếp và chi tiết nhất từ trước đến nay cho thấy điều kiện khí quyển trên hai phía của vùng “terminator” – đường phân chia giữa mặt ngày và mặt đêm, không hề đồng nhất như nhiều người từng nghĩ. Các nhà khoa học từ lâu đã dự đoán sự khác biệt này thông qua các mô hình lý thuyết. Tuy nhiên, nhờ độ nhạy vượt trội của JWST, họ mới lần đầu tiên quan sát được hiện tượng đó một cách rõ ràng.
James Webb “soi” khí quyển hành tinh lạ
Khám phá mới được thực hiện khi các nhà thiên văn theo dõi WASP-121 b đi ngang qua phía trước ngôi sao chủ của nó. Trong quá trình này, một phần ánh sáng từ ngôi sao xuyên qua lớp khí quyển của hành tinh trước khi đến Trái Đất. Bằng cách phân tích cách khí quyển hấp thụ các bước sóng hồng ngoại khác nhau, các nhà nghiên cứu có thể xác định nhiệt độ cũng như thành phần hóa học của lớp khí bao quanh hành tinh.
Kết quả cho thấy sự mất cân bằng đáng kể trong khả năng hấp thụ ánh sáng giữa hai phía của vùng ranh giới ngày – đêm. Phía hoàng hôn hấp thụ nhiều ánh sáng sao hơn phía bình minh, hé lộ sự khác biệt lớn về nhiệt độ và thành phần khí quyển. Theo Cyril Gapp, chất lượng quan sát chưa từng có của JWST cho phép các nhà khoa học nghiên cứu bầu khí quyển của hành tinh theo từng kinh độ riêng biệt khi nó quay trong quá trình đi ngang qua ngôi sao chủ.
Dữ liệu cho thấy khu vực hoàng hôn nóng hơn đáng kể. Điều này phù hợp với các mô hình trước đây cho rằng những cơn gió siêu tốc trên WASP-121 b liên tục vận chuyển nhiệt từ mặt ngày nóng bỏng sang mặt đêm lạnh hơn. Khi luồng khí nóng di chuyển theo hướng quay của hành tinh, chúng làm ấm phía hoàng hôn. Nhiệt độ cao khiến khí quyển ở khu vực này giãn nở, làm hành tinh có vẻ lớn hơn khi quan sát từ xa và hấp thụ nhiều bức xạ sao hơn.
Dấu hiệu nước bị “xé tan” bởi sức nóng khủng khiếp
Dữ liệu từ thiết bị quang phổ cận hồng ngoại NIRSpec trên JWST còn phát hiện tín hiệu mạnh hơn của khí carbon monoxide (CO) ở giai đoạn cuối quá trình quan sát. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho rằng tín hiệu này không phản ánh việc nồng độ CO tăng lên mà chủ yếu là hệ quả của sự thay đổi nhiệt độ. Trong khi đó, nước lại kể một câu chuyện hoàn toàn khác. Các phép đo cho thấy lượng phân tử nước trong khí quyển giảm đáng kể ở phía hoàng hôn. Nguyên nhân là tầng khí quyển trên cao đạt nhiệt độ cực lớn, đủ để phá vỡ các phân tử H₂O thành các nguyên tử cấu thành. Hiện tượng này là bằng chứng bổ sung cho thấy những luồng gió vận chuyển nhiệt đang làm nóng mạnh vùng hoàng hôn của hành tinh.
Một thế giới nơi ngày và đêm tồn tại vĩnh viễn
WASP-121 b thuộc nhóm hành tinh khí khổng lồ quay cực gần ngôi sao chủ. Lực hấp dẫn mạnh đã khiến chu kỳ quay quanh trục và chu kỳ quỹ đạo của nó đồng bộ với nhau – hiện tượng tương tự như cách Mặt Trăng luôn hướng một mặt về phía Trái Đất. Kết quả là một nửa hành tinh luôn đối diện với ngôi sao và chìm trong ánh sáng liên tục, trong khi nửa còn lại mãi mãi ở trong bóng tối.
Theo đồng tác giả Tom Evans-Soma từ Đại học Newcastle (Australia), WASP-121 b là một trong những trường hợp cực đoan nhất từng được biết đến. Nhiệt độ trung bình ở mặt ngày của hành tinh đạt gần 2.500 độ C. Trong khi đó, mặt đêm chỉ vào khoảng 725 độ C. Mặc dù mặt đêm vẫn nóng hơn nhiều so với bất kỳ nơi nào trên Trái Đất, sự chênh lệch nhiệt độ lên tới gần 1.800 độ C giữa hai nửa hành tinh đã tạo ra các dòng khí quyển dữ dội chưa từng thấy.
Trong quá trình WASP-121 b đi ngang qua ngôi sao chủ, hành tinh quay thêm khoảng 30 độ. Chuyển động nhỏ này đủ để các nhà thiên văn lần lượt quan sát khu vực bình minh và hoàng hôn với độ chính xác đáng kinh ngạc. Khám phá mới không chỉ giúp hiểu rõ hơn về WASP-121 b mà còn mở ra một phương pháp nghiên cứu hoàn toàn mới đối với các ngoại hành tinh cực nóng. (Theo SciTechDaily, Space)
