Hành tinh "kẹo bông gòn" bị sao chủ hành hạ, bùng nổ tia lửa vũ trụ khiến khí quyển bốc hơi chưa từng được quan sát trước đây

[Linh Pham]

Các nhà khoa học đang theo dõi một hành tinh khí khổng lồ đang gặp phải một nghịch cảnh kỳ lạ khi quay quanh một ngôi sao trẻ ở khoảng cách cực gần – một tình huống chưa từng được quan sát trước đây.

Hành tinh ngoài hệ Mặt Trời này – còn được gọi là ngoại hành tinh – quay quanh ngôi sao chủ chặt đến mức dường như kích hoạt các tia lửa dữ dội từ bề mặt ngôi sao, lớn hơn bất kỳ tia lửa nào từng được quan sát từ Mặt Trời, vươn xa hàng triệu dặm (km) vào không gian, có thể dần dần làm mất đi phần lớn khí quyển của hành tinh xấu số này.

Hiện tượng này có vẻ được gây ra bởi sự tương tác giữa hành tinh với từ trường của ngôi sao, theo các nhà nghiên cứu. Ngôi sao này thuộc loại có xu hướng bùng nổ mạnh – đặc biệt khi còn trẻ. "Một ngôi sao trẻ như thế này là một ‘quái thú giận dữ’, đặc biệt nếu bạn đứng gần như hành tinh này," nhà vật lý thiên văn Ekaterina Ilin từ Viện Thiên văn Vô tuyến Hà Lan, tác giả chính của nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature, cho biết.

Ngôi sao, tên là HIP 67522, có khối lượng lớn hơn Mặt Trời một chút và nằm cách Trái Đất khoảng 407 năm ánh sáng, trong chòm sao Centaurus. (Một năm ánh sáng tương đương khoảng 9,5 nghìn tỷ km). Cả ngôi sao này và hành tinh của nó – cùng với một hành tinh khí nhỏ hơn thứ hai cũng được phát hiện trong hệ hành tinh này – đều gần như mới ra đời. Trong khi Mặt Trời và các hành tinh trong hệ Mặt Trời của chúng ta đã khoảng 4,5 tỷ năm tuổi, thì ngôi sao này mới chỉ khoảng 17 triệu năm, với các hành tinh trẻ hơn một chút.

Hành tinh có tên là HIP 67522 b, có đường kính gần bằng sao Mộc – hành tinh lớn nhất hệ Mặt Trời – nhưng chỉ có 5% khối lượng của sao Mộc. Điều đó khiến nó trở thành một trong những ngoại hành tinh "phồng" nhất từng được biết đến, với cấu trúc nhẹ như kẹo bông gòn. Nó quay quanh ngôi sao chủ gần gấp năm lần khoảng cách của sao Thủy với Mặt Trời, và chỉ mất 7 ngày để hoàn thành một vòng quay.

Một tia lửa sao là sự bùng nổ dữ dội của bức xạ điện từ phát ra từ tầng ngoài cùng của bầu khí quyển sao – gọi là vầng nhật hoa. Vậy tại sao HIP 67522 b lại có thể kích hoạt các tia lửa khổng lồ từ ngôi sao? Có vẻ là khi hành tinh quay quanh, nó tương tác với từ trường của sao – có thể là qua từ trường riêng của hành tinh, hoặc thông qua các vật liệu dẫn điện như sắt trong thành phần của nó.

“Chúng tôi chưa biết chắc cơ chế chính xác. Nhưng chúng tôi cho rằng có khả năng hành tinh này chuyển động trong từ trường sao, khuấy lên một loại sóng di chuyển theo các đường sức từ tới ngôi sao. Khi sóng đó chạm vào vầng nhật hoa, nó kích hoạt các tia lửa từ những vòng từ trường lớn chứa năng lượng và giải phóng chúng,” Ilin giải thích.

Các nhà nghiên cứu cho rằng đây là một loại sóng cụ thể gọi là sóng Alfvén, được đặt theo tên nhà vật lý học người Thụy Điển và giải Nobel – Hannes Alfvén, xuất hiện do sự tương tác của các từ trường. Các tia lửa này có thể làm nóng và làm phồng khí quyển của hành tinh – vốn chủ yếu là hydro và heli. Khi bị "đánh đòn" liên tục bởi các tia lửa, các nguyên tố nhẹ có thể bị thổi bay khỏi khí quyển, làm giảm khối lượng của hành tinh qua hàng trăm triệu năm.

“Lúc đó, hành tinh này có thể đã mất hầu hết hoặc toàn bộ các nguyên tố nhẹ, và trở thành một hành tinh dạng sub-Neptune – một hành tinh khí nhỏ hơn sao Hải Vương,” Ilin cho biết.

Các nhà khoa học đã sử dụng dữ liệu quan sát từ hai kính thiên văn không gian: TESS (Vệ tinh Khảo sát Ngoại hành tinh Quá cảnh) của NASA, và CHEOPS (Vệ tinh Đặc tính hóa Ngoại hành tinh) của Cơ quan Vũ trụ châu Âu. Số phận của HIP 67522 b cho thấy sự đa dạng khắc nghiệt mà các ngoại hành tinh có thể phải đối mặt.