Một nghiên cứu mới cho thấy lớp sương mù dày đặc bao quanh hành tinh mật độ cực thấp Kepler-51d có thể đang che giấu cả cấu trúc hóa học lẫn nguồn gốc hình thành của nó. Nhóm nghiên cứu do Đại học Penn State dẫn đầu đã sử dụng JWST để quan sát “siêu hành tinh phồng” (super-puff) hiếm gặp này — vốn từ lâu đã thách thức các lý thuyết tiêu chuẩn về sự hình thành hành tinh. Tuy nhiên, kết quả thu được lại càng làm gia tăng bí ẩn. Lớp sương mù quanh Kepler-51d được cho là dày nhất từng quan sát thấy, khiến việc phát hiện các dấu hiệu hóa học trong khí quyển trở nên vô cùng khó khăn.
Hệ sao Kepler-51 nằm cách Trái Đất khoảng 2.615 năm ánh sáng trong chòm sao Thiên Nga và có bốn hành tinh đã được xác nhận, trong đó ít nhất ba hành tinh thuộc nhóm “super-puff”. Những thế giới này có kích thước gần bằng Sao Thổ nhưng khối lượng chỉ gấp vài lần Trái Đất. Kepler-51d là hành tinh mát nhất và có mật độ thấp nhất trong số đó. Các nhà khoa học cho rằng các hành tinh gần sao chủ có lõi rất nhỏ nhưng khí quyển khổng lồ, tạo ra mật độ tương đương kẹo bông gòn.
Theo các mô hình thông thường, những hành tinh khí khổng lồ hình thành từ lõi rắn và đặc, tạo lực hấp dẫn mạnh để hút và giữ lớp khí dày. Chúng thường hình thành ở vùng xa sao chủ, nơi vật chất khí dồi dào hơn, giống như Sao Mộc hay Sao Thổ trong Hệ Mặt Trời. Tuy nhiên, Kepler-51d dường như không có lõi đặc và lại quay quanh sao chủ ở khoảng cách tương tự vị trí của Sao Kim so với Mặt Trời — điều đi ngược lại các quy luật quen thuộc.
Các nhà nghiên cứu cho rằng hành tinh này có thể được cấu tạo chủ yếu từ các nguyên tố nhẹ như hydro và heli. Việc xác định chính xác các thành phần này sẽ giúp làm rõ nơi nó hình thành và những điều kiện mà nó từng trải qua. Dù không thể chụp ảnh trực tiếp, các nhà khoa học vẫn có thể nghiên cứu Kepler-51d bằng cách quan sát khi nó đi qua trước sao chủ. Ánh sáng từ sao khi đi xuyên qua khí quyển hành tinh sẽ mang theo “dấu vân tay” quang phổ cho thấy thành phần hóa học.
Tuy nhiên, dữ liệu từ JWST cho thấy không có tín hiệu hấp thụ rõ ràng nào. Điều này cho thấy lớp sương mù dày đang hấp thụ ánh sáng ở nhiều bước sóng khác nhau, che khuất các đặc trưng bên dưới. Hiện tượng này được so sánh với lớp sương mù hydrocarbon trên Titan — mặt trăng lớn nhất của Sao Thổ — nhưng ở quy mô lớn hơn nhiều, gần bằng bán kính Trái Đất.
Nhóm nghiên cứu cũng xem xét khả năng hành tinh có hệ vành đai khiến nó trông lớn và nhẹ hơn thực tế, nhưng mô hình này không phù hợp với dữ liệu quan sát. Trong tương lai, việc quan sát ở các bước sóng dài hơn có thể giúp phát hiện vật chất trong vành đai hoặc xác định rõ độ dày của lớp sương mù.
Các nghiên cứu tiếp theo về những hành tinh “super-puff” tương tự được kỳ vọng sẽ giúp giải mã bí ẩn này. Những thế giới xa lạ như Kepler-51d đang cho thấy sự đa dạng đáng kinh ngạc của các hệ hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời, đồng thời buộc các nhà khoa học phải mở rộng hiểu biết về cách các hành tinh hình thành và tiến hóa trong vũ trụ. |