Kính viễn vọng James Webb phát hiện hành tinh kim cương hình quả chanh

Các nhà khoa học sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) vừa xác định được một loại hành tinh ngoài hệ Mặt Trời (exoplanet) chưa từng được biết đến. Với bầu khí quyển thách thức mọi lý thuyết hình thành hành tinh hiện nay, thế giới mới này có hình dáng thuôn dài như quả chanh và có thể chứa đựng trữ lượng kim cương khổng lồ bên trong.

Thế giới Carbon dị biệt

Hành tinh này được đặt tên là PSR J2322-2650b. Khác với hầu hết các hành tinh khác, bầu khí quyển của nó không có hơi nước hay CO2 mà bị thống trị bởi Helium và Carbon. Với khối lượng tương đương Sao Mộc, hành tinh này bị bao phủ bởi những đám mây đen kịt như muội than. Dưới áp suất cực đại ở lõi, các nhà khoa học tin rằng lượng carbon này bị nén chặt thành những viên kim cương lấp lánh.

"Đây là một loại bầu khí quyển hành tinh mới mà chưa ai từng thấy trước đây," nhà vật lý thiên văn Michael Zhang từ Đại học Chicago cho biết. "Nó quay quanh một ngôi sao cực kỳ dị biệt: nặng bằng Mặt Trời nhưng kích thước chỉ bằng một thành phố."

Hệ thống "Góa phụ đen" chết chóc

PSR J2322-2650b quay quanh một ngôi sao nơ-tron (hay còn gọi là sao xung - pulsar) với tốc độ chóng mặt. Khoảng cách giữa chúng chỉ vỏn vẹn 1,6 triệu km (so với 150 triệu km của Trái Đất và Mặt Trời), khiến hành tinh này hoàn thành một vòng quỹ đạo chỉ trong 7,8 giờ.

Chính lực hấp dẫn khủng khiếp từ sao xung đã kéo dãn hành tinh có khối lượng bằng Sao Mộc này thành hình dạng một quả chanh kỳ lạ. Hệ thống này được xếp vào loại "Góa phụ đen" – nơi ngôi sao xung liên tục phát ra luồng gió năng lượng cao và bức xạ để "ăn thịt", bào mòn dần vật chất từ hành tinh đồng hành của nó.

Thách thức các quy luật vật lý

Điều khiến giới thiên văn bối rối nhất là thành phần hóa học của hành tinh. Thay vì các phân tử thông thường, Webb đã phát hiện ra các phân tử carbon nguyên chất (C2 và C3).

"Thật khó để tưởng tượng làm thế nào một hành tinh lại có cấu tạo giàu carbon đến mức cực đoan như vậy," ông Zhang chia sẻ. "Nó dường như bác bỏ mọi cơ chế hình thành hành tinh mà chúng ta từng biết." Một giả thuyết cho rằng khi hành tinh nguội đi, hỗn hợp carbon và oxy bên trong bắt đầu kết tinh, khiến các tinh thể carbon nguyên chất nổi lên trên và hòa lẫn vào lớp vỏ Helium.

Phát hiện này chỉ có thể thực hiện nhờ độ nhạy hồng ngoại siêu việt của James Webb. Vì sao xung chủ yếu phát ra tia gamma và các hạt năng lượng cao (vốn vô hình trước thiết bị hồng ngoại), nên nó không làm lóa mắt các cảm biến của Webb. Điều này cho phép các nhà khoa học quan sát trực tiếp hành tinh trong trạng thái "tinh khiết" nhất mà không bị ánh sáng của ngôi sao chủ che lấp.