Ngoại hành tinh "siêu phồng" lớn bằng sao Mộc nhưng nhẹ hơn 10 lần, khiến các nhà thiên văn bối rối

Cách Trái đất khoảng 212 năm ánh sáng, một hành tinh khí khổng lồ đủ để có biệt danh là hành tinh "siêu phồng" hay "kẹo bông" đang quay vòng cực gần với ngôi sao chủ của nó. Ngoại hành tinh rất nhẹ, khiến các nhà thiên văn đặt câu hỏi về tất cả những gì chúng ta biết trước đây về cách hình thành những người khổng lồ khí.


Hành tinh siêu phồng này , được gọi là WASP-107b , có kích thước tương đương với Sao Mộc, nhưng khối lượng chỉ bằng 1/10 - tức nặng hơn Trái đất khoảng 30 lần. Theo một nghiên cứu mới được công bố hôm thứ Hai trên Tạp chí Thiên văn học , khối lượng lõi của nó nhỏ hơn đáng kể so với các nhà thiên văn học cho rằng cần thiết để tạo ra một hành tinh khí khổng lồ như Sao Mộc và Sao Thổ.

Khám phá được thực hiện bởi Ph.D. sinh viên Caroline Piaulet dưới sự giám sát của giáo sư Björn Benneke tại Đại học Montreal, chỉ ra rằng những người khổng lồ khí hình thành dễ dàng hơn nhiều so với những gì được tin tưởng trước đây.


"Nghiên cứu này đẩy ranh giới hiểu biết lý thuyết của chúng ta về cách các hành tinh có kích thước khổng lồ hình thành. WASP-107b là một trong những hành tinh lớn nhất ngoài kia và chúng ta cần một giải pháp sáng tạo để giải thích cách những lõi nhỏ bé này có thể tạo ra những lớp vỏ khí khổng lồ như vậy". đồng tác giả Eve Lee cho biết trong một tuyên bố .

WASP-107b không phải là một khám phá hoàn toàn mới - các nhà thiên văn lần đầu tiên phát hiện ra nó trong chòm sao Xử Nữ vào năm 2017. Hành tinh này rất gần với ngôi sao của nó, gần hơn 16 lần so với Trái đất so với mặt trời, hoàn thành một quỹ đạo cứ sau 5,7 ngày.

WASP-107b là một trong những hành tinh ngoại có mật độ dày nhất mà các nhà khoa học từng tìm thấy. Họ đã đặt biệt danh cho các loại hành tinh tương tự - những hành tinh khổng lồ khí với mật độ như kẹo bông - siêu bụp.Bản thể hiện nghệ thuật của hành tinh ngoài WASP-107b và ngôi sao của nó, WASP-107. Một số luồng ánh sáng của ngôi sao xuyên qua lớp khí mở rộng của hành tinh.ESA / HUBBLE, NASA, M. KORNMESSER

Để tìm ra khối lượng đáng ngạc nhiên của hành tinh, các nhà thiên văn học đã nghiên cứu các quan sát thu được tại Đài quan sát Keck ở Hawaii. Họ đã sử dụng một kỹ thuật gọi là phương pháp vận tốc xuyên tâm, nghiên cứu chuyển động lắc lư của một ngôi sao hành tinh gây ra bởi lực hút của hành tinh, để tính toán khối lượng.


Các nhà khoa học đã bị sốc khi kết luận rằng lõi rắn của WASP-107b có khối lượng không quá 4 lần Trái đất, nghĩa là hơn 85% khối lượng của nó bắt nguồn từ lớp khí dày bao quanh lõi. Đây là một sự cố khác hẳn so với Sao Hải Vương, có khối lượng tương tự nhưng chỉ chứa 5% đến 15% khối lượng trong lớp khí của nó.

Dựa trên hiểu biết của họ về Sao Mộc và Sao Thổ, các nhà khoa học trước đây tin rằng cần phải có một lõi rắn có khối lượng gấp 10 lần Trái đất để có đủ khí cho một hành tinh khí khổng lồ hình thành. WASP-107b thách thức lý thuyết đó.

Benneke nói: “Công việc này giải quyết những nền tảng về cách các hành tinh khổng lồ có thể hình thành và phát triển . "Nó cung cấp bằng chứng cụ thể rằng sự tích tụ lớn của một vỏ khí có thể được kích hoạt cho các lõi có khối lượng nhỏ hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây."

Lee cho rằng, "Kịch bản hợp lý nhất là hành tinh được hình thành ở xa ngôi sao, nơi khí trong đĩa đủ lạnh để sự tích tụ khí có thể xảy ra rất nhanh. Hành tinh này sau đó đã có thể di chuyển đến vị trí hiện tại của nó. thông qua các tương tác với đĩa hoặc với các hành tinh khác trong hệ thống. "

Trong khi nghiên cứu hành tinh, nhóm nghiên cứu tình cờ gặp một hành tinh khác trong cùng hệ thống, WASP-107c. Nó có khối lượng bằng khoảng một phần ba sao Mộc và mất ba năm để quay quanh ngôi sao chủ của nó một lần.

Quỹ đạo hình bầu dục của hành tinh này cho thấy giả thuyết mới của các nhà thiên văn đang đi đúng hướng.

Piaulet cho biết: “WASP-107c ở một số khía cạnh đã lưu giữ ký ức về những gì đã xảy ra trong hệ thống của nó. "Độ lệch tâm lớn của nó gợi ý về một quá khứ khá hỗn loạn, với sự tương tác giữa các hành tinh có thể dẫn đến sự dịch chuyển đáng kể, giống như hành tinh được nghi ngờ đối với WASP-107b."


Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ tiếp tục nghiên cứu hành tinh lạ với việc phóng Kính viễn vọng Không gian James Webb trong năm nay.