Kính viễn vọng không gian James Webb phát hiện ra ngoại hành tinh đầu tiên

Dù mới được phóng lên không gian vào cuối năm 2021 thế nhưng đến nay, kính viễn vọng James Webb đã liên tục đưa giới khoa học đi từ bất ngờ này đến bất ngờ khác. Sau khi cung cấp hàng loạt hình ảnh chưa từng thấy về những vùng xa xôi nhất của vũ trụ vào cuối tháng 8/2022, mới đây, chiếc kính này tiếp tục đạt được thành tựu mới khi phát hiện ra ngoại hành tinh đầu tiên.

Thiên thể này này có tên gọi là LHS 475 b và nằm bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Điểm đặc biệt là nó có kích thước hệt như Trái Đất nhưng nằm cách xa đến 41 năm ánh sáng, sâu trong chòm sao Nam Cực. Trước đó, những dữ liệu do kính viễn vọng TESS của NASA thu thập cũng đã phần nào cho thấy sự tồn tại của ngoại hành tinh này.

Đây là phát hiện của một đội ngũ nghiên cứu của nhà thiên văn học Kevin Stevenson và nhà nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Jacob Lustig-Yaeger tại Đại học Johns Hopkins. Họ đã quan sát và theo dõi 2 lần mức độ giảm sáng của ánh sao khi ngoại hành tinh này di chuyển ra phía trước ngôi sao chủ của nó.

“Không còn nghi ngờ gì nữa, đó thực sự là một ngoại hành tinh", Jacob cho biết, “Những dữ liệu mà kính James Webb mới thu được chính là minh chứng rõ ràng nhất”. Phát hiện này sau đó đã được công bố vào thứ Tư vừa qua (11/1) tại cuộc họp lần thứ 241 của Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ tại thành phố Seattle. “Hành tinh này rất nhỏ, nhiều đá, nhưng điều đó lại càng cho thấy kính khả năng của James Webb ấn tượng đến mức nào”.

Ở thời điểm hiện tại, James Webb là kính viễn vọng duy nhất có khả năng mô tả đặc điểm bầu khí quyển của các ngoại hành tinh có kích thước tương đương với Trái Đất. Thiết bị này đã giúp các nhà nghiên cứu phân tích hành tinh qua nhiều bước sóng ánh sáng để kiểm tra xem liệu có khí quyển tồn tại tại đó hay không. Hiện tại, dù vẫn chưa thể khẳng định chắc chắn, thế nhưng độ nhạy của kính viễn vọng James Webb đã cho phép họ phát hiện ra hàng loạt phân tử khác nhau.

Jacob Lustig-Yaeger nhận định: “Chúng tôi có thể tạm loại trừ dạng khí quyển mặt đất tại hành tinh này. Rất có thể bầu khí quyển của LHS 475 b không quá dày và chủ yếu chứa methane, tương tự như Titan - mặt trăng của Sao Thổ”.

Các nhà thiên văn học sẽ có cơ hội quan sát ngoại hành tinh này thêm một lần nữa vào mùa hè năm nay để tiếp tục tiến hành những phân tích tiếp theo nhằm xác định chính xác sự tồn tại của khí quyển tại đây. Ngoài ra, theo những dữ liệu mà kính James Webb thu được, LHS 475 b ấm hơn Trái Đất khoảng vài trăm độ. Nếu giới nghiên cứu phát hiện ra mây tại đây thì rất có thể hành tinh này sẽ là bản sao của Sao Kim - vốn được xem là người “anh em sinh đôi" nhưng nóng hơn của Trái Đất, với bầu khí quyển cấu tạo từ carbon dioxide.

“Đây mới chỉ là nghiên cứu bước đầu của chúng tôi về những ngoại hành tinh nhỏ”, Jacob cho biết, “Chúng tôi mới chỉ bắt đầu tìm hiểu về bề mặt hay tính chất bầu khí quyển tại đó mà thôi".

Theo quan sát, LHS 475 b hoàn thành một vòng quỹ đạo quanh ngôi sao lùn đỏ, sao chủ của nó, sau hai ngày Trái Đất. Do ngôi sao này chỉ có nhiệt độ chỉ bằng một nửa Mặt Trời, thế nên có khả năng hành tinh này vẫn duy trì được khí quyển của nó, bất chấp việc nằm rất gần sao chủ.

Các nhà nghiên cứu cũng cho rằng đây mới chỉ là một trong số rất nhiều phát hiện mang tính đột phá trong tương lai của kính James Webb. Mark Clampin, giám đốc Bộ phận Vật lý Thiên văn tại Trụ sở chính của NASA, cho biết: “Kết quả quan sát được về một hành tinh đất đá có kích thước tương đương Trái Đất đã mở ra cánh cửa cho rất nhiều cơ hội nghiên cứu những bầu khí quyển tại các hành tinh tương tự trong tương lai. Kính Webb đã giúp chúng tôi tiến gần hơn đến những hiểu biết mới về những thế giới giống như Trái Đất bên ngoài hệ Mặt Trời, và sứ mệnh của chúng tôi mới chỉ bắt đầu mà thôi".

Cũng tại cuộc họp vừa qua, các nhà nghiên cứu cũng đã chia sẻ rất nhiều phát hiện chưa từng có khác của kính James Webb, bao gồm cả một vòng bụi lớn hình đĩa xoay quanh ngôi sao lùn đỏ gần đó. Đây là lần đầu tiên kính viễn vọng chụp lại được một vòng đĩa như vậy nhờ các bước sóng hồng ngoại mà mắt thường không thể quan sát được.

Đĩa bụi này xoay quanh một ngôi sao, có tên AU Mic và là hiện thân cho tàn dư của quá trình hình thành của các hành tinh. Khi những vật thể nhỏ, cứng (được gọi là vi thể hành tinh) va chạm với nhau, chúng sẽ tạo ra một vành bụi lớn quanh ngôi sao và hình thành một đĩa bụi khổng lồ.

“Đĩa bụi này sẽ liên tục được bổ sung thêm mảnh vỡ từ quá trình va chạm của các vi thể hành tinh. Bằng cách nghiên cứu nó, chúng tôi có thể thu được lịch sử động lực học gần đây của hệ thống này”, Kellen Lawson, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại NASA cho biết.

Kính James Webb cho phép các nhà thiên văn học quan sát những khu vực lân cận của ngôi sao. Dữ liệu thu được sẽ giúp họ có được những hiểu biết sâu sắc để tìm kiếm các hành tinh khổng lồ với quỹ đạo rộng trong các hệ tinh, tương tự như Sao Thổ và Sao Mộc trong hệ mặt trời của chúng ta.

Đĩa bụi AU Mic nằm cách chúng ta 32 năm ánh sáng trong chòm sao Microscopium. Theo các nhà nghiên cứu cho biết, ngôi sao này có tuổi đời khoảng 23 triệu năm, vậy nên quá trình hình thành hành tinh xung quanh nó hiện đã dừng lại, bởi quá trình đó thường mất chưa đến 10 triệu năm. Các kính viễn vọng khác cũng đã phát hiện ra hai hành tinh quay quanh ngôi sao này.

Josh Schlieder, đồng tác giả của nghiên cứu này, cho biết: “Hệ thống này là một trong số rất ít ví dụ về một ngôi sao trẻ, với các ngoại hành tinh đã biết và một đĩa bụi đủ gần và đủ sáng để nghiên cứu một cách tổng thể bằng cách sử dụng các công cụ mạnh mẽ độc đáo của kính Webb”.

Bên cạnh đó, kính viễn vọng Webb cũng được sử dụng để quan sát bên trong NGC 346, một khu vực hình thành sao nằm trong một thiên hà lùn lân cận có tên Small Megallanic Cloud. 2 - 3 tỷ năm sau vụ nổ lớn khai sinh ra vũ trụ, các thiên hà chứa đầy những hình sao, và đỉnh điểm của quá trình hình thành này được gọi là “Cosmic Noon".

“Một thiên hà trong thời điểm Cosmic Noon sẽ không chỉ có một NGC 346 mà nó sẽ có hàng ngàn khu vực hình thành sao như vậy,” Margaret Meixner, nhà thiên văn học tại Hiệp hội Nghiên cứu Vũ trụ Đại học cho biết, “Ngay cả khi hiện tại, NGC 346 là cụm sao khổng lồ duy nhất đang diễn ra quá trình hình thành sao với tốc độ cao trong thiên hà của nó, thì nó vẫn mang đến cho chúng ta cơ hội tuyệt vời để thăm dò các điều kiện diễn ra vào thời điểm Cosmic Noon".

Quan sát cách các ngôi sao hình thành trong thiên hà này cho phép các nhà thiên văn học so sánh sự hình thành sao trong dải ngân hà Milky Way của chúng ta. Theo hình ảnh mới thu được của kính Webb, có thể thấy các ngôi sao đang hình thành kéo theo khí và bụi, tạo thành lớp khí từ các đám mây phân tử xung quanh với hình thù giống như một dải ruy băng. Lớp khí này sẽ nuôi dưỡng các vì sao để chúng “lớn lên" thành hành tinh.

Guido De Marchi, thành viên của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, cho biết: “Chúng ta đang quan sát được sự hình thành không chỉ của các ngôi sao, mà còn có khả năng là của các hành tinh. Vì Small Magellanic Cloud có môi trường tương tự như môi trường của các thiên hà vào thời điểm Cosmic Noon, nên có thể các hành tinh đất đá đã hình thành trong vũ trụ sớm hơn rất nhiều so với những gì chúng ta biết".

Nguồn: CNN, NASA