Đây là một hệ hành tinh được các nhà nghiên cứu mô tả là “hỗn loạn và kỳ quái”. Thông qua camera hồng ngoại gần của tàu vũ trụ James Webb thuộc NASA, các nhà thiên văn học đã thành công trong việc chụp ảnh một trong những hành tinh ngoại đã biết quay xung quanh ngôi sao “14 Herculis” cách Trái Đất khoảng 60 năm ánh sáng, cũng là một hành tinh khí khổng lồ rất lạnh.
Hành tinh ngoại 14 Herculis c là hành tinh lạnh nhất từng được chụp bằng phương pháp “chụp ảnh trực tiếp”. Mặc dù đã phát hiện gần 6,000 hành tinh ngoại, nhưng ít hơn một trăm hành tinh đã được chụp ảnh, và hầu hết đều vô cùng nóng. 14 Herculis c có khối lượng khoảng bảy lần khối lượng của Jupiter, với nhiệt độ bề mặt chỉ khoảng -3°C, thuộc loại hành tinh cực lạnh. Tính chất của ngôi sao mẹ 14 Herculis tương tự như Mặt trời, với tuổi thọ gần bằng, khối lượng và nhiệt độ hơi thấp hơn. Hành tinh ngoại càng lạnh thì càng khó chụp trực tiếp; kính thiên văn Webb với độ nhạy cực cao trong miền hồng ngoại đã mở ra một tầm nhìn mới cho việc quan sát hành tinh có nhiệt độ thấp.
▲ Hình ảnh này cho thấy hành tinh ngoại 14 Herculis c, được chụp bởi camera hồng ngoại gần (NIRCam) của tàu vũ trụ James Webb của NASA cùng với một dụng cụ che chắn ánh sáng. Biểu tượng hình sao đánh dấu vị trí của ngôi sao mẹ 14 Herculis, ánh sáng bị che khuất bởi dụng cụ che sáng (vòng đen viền trắng).
14 Herculis c quay quanh ngôi sao ở khoảng cách trung bình khoảng 2.25 tỷ km (khoảng 15 lần khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời), nằm giữa Sao Thổ và Sao Thiên Vương, với quỹ đạo hình elip cao, giống như một trái bóng đá Mỹ. Hiện tại chỉ biết rằng hệ thống này có hai hành tinh, nhưng quỹ đạo không giống như hệ Mặt Trời là đồng phẳng, mà giống như chữ “X” cắt nhau với ngôi sao ở giữa. Hai quỹ đạo của các hành tinh nghiêng nhau khoảng 40° và trong quá trình quay, chúng cũng tác động lẫn nhau. Đây là lần đầu tiên chụp được hành tinh ngoại trong hệ thống có độ nghiêng cao như vậy.
Các nhà thiên văn học đã đưa ra nhiều lý thuyết để giải thích vì sao hệ thống này lại “lệch lạc” như vậy, một trong những giả thuyết chính cho rằng: vào giai đoạn đầu hình thành của hệ, có thể đã từng có một hành tinh thứ ba bị bị ném ra, dẫn đến việc các hành tinh còn lại phải tái sắp xếp. Hệ Mặt Trời cũng đã trải qua giai đoạn các hành tinh khí khổng lồ chi phối và di chuyển, điều chỉnh và hình thành lại vành đai tiểu hành tinh cùng các quỹ đạo hành tinh khác. Hệ thống 14 Herculis như một “hiện trường tội phạm” của các hành tinh có hoạt động mạnh mẽ hơn, khiến người ta không khỏi suy nghĩ, quá trình tiến hóa tương tự liệu có xảy ra trong hệ Mặt Trời và ảnh hưởng đến số phận của các hành tinh nhỏ như Trái Đất.
Theo lý thuyết, nếu hành tinh hình thành cách đây khoảng 4 tỷ năm và thiếu nguồn nhiệt nội bộ ổn định, nó sẽ dần dần nguội đi theo thời gian, có thể suy luận nhiệt độ và độ sáng hiện tại. Tuy nhiên, quan sát thực tế cho thấy độ sáng của 14 Herculis c thấp hơn dự đoán. Nhóm nghiên cứu suy đoán rằng điều này có thể liên quan đến hiện tượng “hóa học không cân bằng carbon” trong bầu khí quyển, hiện tượng này thường thấy ở các sao lùn nâu có nhiệt độ thấp. Các thiên thể như 14 Herculis c lẽ ra nên được quan sát dưới điều kiện nhiệt độ có sự xuất hiện của methane, nhưng lại phát hiện carbon dioxide và carbon monoxide, cho thấy bầu khí quyển có thể có sự đối lưu thẳng đứng dữ dội, nhanh chóng đưa các phân tử từ vùng sâu, ấm áp lên tầng cao hơn đang nguội.
Sự quan sát 14 Herculis c chỉ mới là khởi đầu cho việc khám phá hệ hành tinh kỳ lạ này. Mặc dù hiện tại chỉ thấy một chấm sáng yếu ớt, nhưng nếu có thể tiến hành quan sát quang phổ tiếp theo, điều này sẽ giúp làm rõ thành phần khí quyển và sâu sắc hơn nữa hiểu biết về động lực học và quá trình hình thành của hệ thống bất thường này.
(Bài viết này được phép tái bản bởi Đài Thiên văn Đài Bắc; hình ảnh đầu tiên là hình minh họa, nguồn: Pixabay)