Hành tinh 'cá voi trắng' lần đầu tiên được quan sát bởi kính viễn vọng 10 tỷ USD

Việc nghiên cứu các hành tinh xa xôi khiến các nhà khoa học gặp nhiều khó khăn không chỉ vì khoảng cách vật lý, mà còn bởi chúng có thể ẩn chứa những đặc tính khiến việc quan sát cũng như phân tích trở nên phức tạp hơn nhiều. Chẳng hạn ngay trong hệ mặt trời, chúng ta hiện có rất ít thông tin về bề mặt của sao Kim, vì bầu khí quyển dày đặc của nó khiến việc quan sát là một thách thức. Cách chúng ta 50 năm ánh sáng, hành tinh GJ 1214 b cũng tỏ ra phức tạp không kém,. Hành tinh này đã thách thức các nỗ lực quan sát của các nhà thiên văn học trên toàn thế giới trong hơn 15 năm qua kể từ khi nó được biết đến.

Nhưng đó là khi “siêu kính viễn vọng” James Webb chưa đi vào hoạt động. Từ cuối thập niên 1990, NASA đã phối hợp cùng Cơ quan Vũ trụ châu Âu để phát triển James Webb, với kinh phí khoảng 10 tỷ USD. James Webb là kính viễn vọng mạnh mẽ và hiện đại nhất mà con người từng tạo ra, và được kỳ vọng sẽ cung cấp những hình ảnh với độ chi tiết chưa từng có về vũ trụ, hỗ trợ các nhà khoa học khám phá, tìm hiểu về vũ trụ cũng như sự sống ngoài Trái Đất.

Không phụ sự kỳ vọng, James Webb đã lần đầu tiên có thể nhìn xuyên vào bầu khí quyển của GJ 1214 b, giúp các nhà khoa học vén mở phần nào bức màn che phủ của hành tinh đầy bí ẩn này.

GJ 1214 b còn được gọi là sao Hải Vương phiên bản thu nhỏ vì nó sở hữu bầu khí quyển dày và các lớp băng giống như sao Hải Vương và có đường kính gấp ba lần Trái đất. Các nhà khoa học tin rằng hành tinh này có khả năng chứa rất nhiều nước, nhưng phần lớn là nằm trong bầu khí quyển chứ không phải trên bề mặt do nhiệt độ bề mặt quá cao, khiến các đại dương nước lỏng không thể tồn tại.

Chính hơi nước có thể là yếu tố đã góp phần làm cho bầu khí quyển của GJ 1214 b trở nên cực kì mờ đục, khiến việc quan sát gặp nhiều khó khăn. Tuy nhiên, hợp chất thủ phạm chính gây ra hiện tượng phản xạ vẫn chưa được biết. Hành tinh này hoàn toàn bị bao phủ bởi sương mù hoặc một lớp mây dày đặc.

Để quan sát GJ 1214 b, các nhà nghiên cứu đã sử dụng hệ thống Mid-Infrared Instrument (MIRI) của James Webb. Cũng từ đó, sự thay đổi nhiệt độ trên khắp hành tinh đã được ghi nhận tương đối chi tiết, cho thấy sự khác biệt giữa mặt nóng ban ngày luôn hướng về phía ngôi sao chủ, trong khi mặt đêm mát hơn hướng ra ngoài không gian. Cùng với việc tìm hiểu về thành phần khí quyển, các nhà khoa học cũng có thể xác định rằng nhiệt độ trung bình của hành tinh là 230 độ C.

Các nhà khoa học đã mô tả GJ 1214 b như một “con cá voi trắng” - màu sắc đặc trưng cho bầu khí quyển của hành tinh. Về cơ bản, việc hiểu về bầu khí quyển của một ngoại hành tinh có vai trò rất quan trọng, không chỉ để hiểu hành tinh này hiện tại ra sao, mà còn để biết nó hình thành như thế nào trong quá khứ.