Các nhà thiên văn đã tiết lộ bức ảnh đầu tiên về một hành tinh ngoài hành tinh được chụp bởi Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA (JWST). Hình ảnh cho thấy đốm sáng của một thế giới nặng gấp 400 lần sao Mộc quay quanh một ngôi sao cách chúng ta gần XNUMX năm ánh sáng. Kết quả mang tính đột phá này là kết quả mới nhất trong một loạt các phát hiện ban đầu về hành tinh ngoài hành tinh từ kính thiên văn và một thử nghiệm về công nghệ cho phép chụp ảnh trực tiếp các hành tinh giống Trái đất bằng các kính viễn vọng không gian trong tương lai.
“Thật phấn khích,” nói Aarynn Carter, một nhà thiên văn học tại Đại học California, Santa Cruz, và một phần của nhóm xử lý hình ảnh. “Thành thật mà nói, kết quả là tuyệt vời.”
JWST, kính thiên văn nhiều thập kỷ trong quá trình làm được phóng vào tháng 2021 năm XNUMX và hiện đã trôi nổi cách Trái đất một triệu dặm, đã được đưa vào hoạt động hoàn chỉnh vào mùa hè này. Hiện tại, nó đã quan sát các thiên hà xa xôi vào buổi bình minh của vũ trụ và có những góc nhìn tinh tế về Sao Mộc, trong số các kết quả ban đầu khác. Các nhà thiên văn học cho biết kính thiên văn cũng hoạt động tốt hơn gấp 10 lần so với dự kiến trong việc quan sát các hành tinh ngoài hành tinh.
Hình ảnh mới, được mô tả trong một tờ giấy đi kèm đăng trực tuyến đêm qua, đến từ một nhóm dẫn đầu bởi nhà vật lý thiên văn Sasha Hinkley tại Đại học Exeter ở Vương quốc Anh. Các nhà nghiên cứu đã chỉ JWST vào ngôi sao quay nhanh HIP 65426, nơi một hành tinh đã được biết là tồn tại; thiết bị SPHERE trên Kính viễn vọng Rất lớn ở Chile đầu tiên chụp ảnh hành tinh vào năm 2017. Nhóm của Hinkley đã tìm cách kiểm tra và xác định đặc điểm khả năng nhìn thấy hành tinh của JWST, được gọi là HIP 65426 b.
Các nhà thiên văn học đã trực tiếp chụp ảnh khoảng hai chục hành tinh ngoài hành tinh, nhưng JWST sẽ mở rộng khả năng đáng kể bằng cách sử dụng gương lục giác rộng 6.5 mét của nó, vượt trội hơn bất kỳ đài quan sát nào trên mặt đất. "Đó là một khoảnh khắc của lời hứa," nói Bruce Macintosh, một nhà vật lý thiên văn và là giám đốc sắp tới của Đài quan sát Đại học California.
Người khổng lồ nóng bỏng
Để chụp ảnh HIP 65426 b, JWST đã chặn ánh sáng của ngôi sao chủ của nó bằng cách sử dụng một chiếc mặt nạ nhỏ được gọi là coronagraph. Điều này tiết lộ hành tinh quay quanh, mờ hơn hàng nghìn lần, giống như "một con đom đóm xung quanh đèn rọi", Hinkley nói.
HIP 65426 b quay quanh quỹ đạo xa hơn 100 lần so với Trái đất so với Mặt trời, mất 630 năm để hoàn thành một quỹ đạo. Khoảng cách này có nghĩa là dễ dàng nhìn thấy hành tinh hơn so với ánh sáng chói của ngôi sao; điều đó, cùng với nhiệt độ cực cao của hành tinh và do đó là độ sáng - nó có nhiệt độ thiêu đốt khoảng 900 độ C, một cơn sốt còn sót lại từ khi hình thành chỉ 14 triệu năm trước - khiến nó trở thành mục tiêu chính để chụp ảnh trực tiếp. “Nó có nhiệt độ tương tự như ngọn lửa nến,” nói Beth Biller, một nhà thiên văn học tại Đại học Edinburgh, người đồng dẫn đầu nhóm.
Kích thước và độ nhạy của JWST cho phép nó thu thập nhiều ánh sáng từ hành tinh này hơn bất kỳ đài thiên văn nào trước đây đã thu được. (Ảnh của nó trông có hạt nhỏ hơn ảnh của SPHERE chỉ vì JWST quan sát được các bước sóng hồng ngoại, dài hơn.) Điều này cho phép Hinkley, Biller và nhóm của họ tinh chỉnh ước tính khối lượng của hành tinh, mà họ chốt vào khoảng 10 khối lượng sao Mộc, ít hơn ước tính của SPHERE là khoảng 1.4 Kết quả của họ cũng giúp giảm bán kính của hành tinh, gấp XNUMX lần bán kính của sao Mộc. Các mô hình đơn giản về sự tiến hóa của hành tinh không thể dễ dàng giải thích sự kết hợp các đặc tính của thế giới này; Carter lưu ý rằng dữ liệu chính xác mới sẽ cho phép các nhà khoa học kiểm tra các mô hình đối đầu với nhau và “thắt chặt sự hiểu biết của chúng ta”.
Các đặc điểm bề mặt của HIP 65426 b không thể nhìn thấy trong hình ảnh, nhưng Biller cho biết nó "có thể trông như dải" giống như Sao Mộc, với các vành đai gây ra bởi sự thay đổi về nhiệt độ và thành phần, và có thể có các điểm trong khí quyển do bão hoặc xoáy gây ra.
Hành tinh khổng lồ không thể tồn tại được sự sống như chúng ta đã biết, nhưng nó đại diện cho một lớp hành tinh lớn mà các nhà khoa học đang mong muốn tìm hiểu thêm. Sao Mộc có lẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc điêu khắc hệ mặt trời của chúng ta, có lẽ tạo điều kiện cho sự sống trên Trái đất tồn tại. Macintosh nói: “Sẽ rất vui nếu biết nó có hoạt động trong các hệ mặt trời khác hay không.
Vì JWST ổn định hơn nhiều so với dự kiến, các nhà khoa học nói rằng nó có thể chụp ảnh các hành tinh ngoại nhỏ hơn dự đoán - có lẽ nhỏ bằng một phần ba khối lượng của Sao Mộc. “Chúng tôi có thể hình dung những thứ như sao Hải Vương và sao Thiên Vương mà chúng tôi chưa bao giờ chụp ảnh trực tiếp trước đây,” nói Emily Rickman, một nhà thiên văn học tại Viện Khoa học quản lý Kính viễn vọng Không gian ở Maryland, nơi điều hành JWST.
Giờ đây, máy ảnh ngoại hành của JWST đã vượt qua cuộc thử nghiệm trên đường, Hinkley cho rằng các nhà thiên văn học sẽ xếp hàng để sử dụng nó để chụp những bức ảnh về thế giới khác. Anh ấy hy vọng sẽ nhìn thấy "chắc chắn hàng chục" vào cuối vòng đời của kính thiên văn. "Tôi hy vọng nó giống như hàng trăm."
Nhìn trộm bầu trời xa
Ngoài bức ảnh chụp ngoại hành tinh, trong những ngày tới, nhóm của Hinkley sẽ thông báo rằng họ đã phát hiện ra một mảng phân tử trong bầu khí quyển của một ngôi sao lùn nâu bị nghi ngờ - đôi khi được gọi là "ngôi sao thất bại" - quay quanh một ngôi sao đồng hành. Nặng hơn gần 20 lần so với Sao Mộc, vật thể này có khối lượng ngay dưới ngưỡng có thể bắt đầu phản ứng tổng hợp trong lõi của nó.
Sử dụng một công cụ trên JWST để tách các tần số của ánh sáng, một quá trình gọi là quang phổ, các nhà khoa học đã tìm thấy nước, mêtan, carbon dioxide và natri, tất cả đều được tiết lộ ở mức độ chi tiết chưa từng có. Họ cũng phát hiện những đám mây silica giống như khói trong bầu khí quyển của ứng cử viên sao lùn nâu, một điều gì đó đã được gợi ý trước đó trong những vật thể như vậy nhưng chưa bao giờ được thiết lập. Hinkley nói: “Trong tâm trí của tôi, đây là quang phổ lớn nhất từng thu được của một người bạn đồng hành dưới sao. "Chúng tôi chưa bao giờ thấy bất cứ điều gì giống như nó."
Khám phá này diễn ra sau một thông báo từ tuần trước, khi một nhóm các nhà thiên văn học khác báo cáo rằng họ đã sử dụng JWST để phát hiện carbon dioxide trong một hành tinh ngoại khổng lồ có tên WASP-39 b nằm cách Trái đất 650 năm ánh sáng - lần đầu tiên người ta nhìn thấy khí này trong một hành tinh ngoại. Họ cũng phát hiện ra một phân tử bí ẩn trong khí quyển. Cùng một nhóm nghiên cứu đó cũng đang nghiên cứu thêm hai thế giới khổng lồ, với kết quả dự kiến trong những tháng tới sẽ giúp ghép lại một bức tranh gần như hoàn chỉnh về thành phần khí quyển của những người khổng lồ khí như thế này. “Đó là sức mạnh của James Webb,” nói Đậu Jacob, một nhà thiên văn học tại Đại học Chicago và là đồng trưởng nhóm.
Các quan sát cũng sẽ xây dựng một "kho hóa chất" sẽ cho thấy những gì JWST có thể phát hiện trên bầu trời của các thế giới đá nhỏ hơn giống với Trái đất hơn, trưởng nhóm cho biết Natalie Batalha, một nhà vật lý thiên văn tại Santa Cruz. Cô cho biết nhóm có kế hoạch “đẩy JWST đến giới hạn của nó” trong các quan sát khí khổng lồ sắp tới của họ, điều này sẽ “cho chúng ta biết chúng ta có thể làm gì trên các hành tinh trên cạn”.
Các nhóm khác đang tiến hành các quan sát JWST đầu tiên về TRAPPIST-1, một ngôi sao lùn đỏ tương đối gần đó quay quanh bởi bảy thế giới đá có kích thước bằng Trái đất. Một số hành tinh trong số này nằm trong vùng sinh sống của ngôi sao, nơi có thể có các điều kiện thuận lợi cho nước lỏng và thậm chí có thể có sự sống. Trong khi JWST không thể hình ảnh trực tiếp các hành tinh, quang phổ sẽ giúp xác định các khí trong bầu khí quyển của chúng - thậm chí có thể gợi ý về các khí có thể biểu thị hoạt động sinh học. Macintosh nói: “Điều chúng tôi thực sự muốn là Trái đất.
