Nội dung bài viết
Không rõ bằng cách nào hành tinh này tránh được giai đoạn khổng lồ đỏ cồng kềnh của ngôi sao của nó. WD 1856 b là trường hợp duy nhất được xác nhận về một hành tinh sống sót sau cái chết của một ngôi sao giống Mặt trời.
Đó là một thế giới có kích thước bằng Sao Mộc quay quanh một sao lùn trắng—tàn tích đã cháy hết của một ngôi sao giống Mặt Trời.
Giờ đây, một nhóm các nhà thiên văn học đã sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb để lần đầu tiên nhìn kỹ hơn về hành tinh này và những gì họ tìm thấy khiến một hệ thống vốn đã kỳ lạ lại càng trở nên kỳ lạ. WD 1856 b là một phát hiện tình cờ.
Các nhà thiên văn học đã hướng đài quan sát TESS vào một mẫu gồm khoảng 2.000 sao lùn trắng vào năm 2020. Những ngôi sao này là tàn tích của một ngôi sao giống Mặt trời đã trải qua giai đoạn khổng lồ đỏ, để lại một vật thể có kích thước bằng Trái đất, chủ yếu bao gồm các nguyên tố như carbon và oxy.
Nhóm TESS đang tìm kiếm những vật thể nhỏ như sao chổi hoặc tiểu hành tinh có thể di chuyển ngang qua bề mặt của những ngôi sao chết này. Những gì họ tìm thấy trong hệ thống WD 1856 là một khối khí khổng lồ.
Christopher O'Connor, nhà vật lý thiên văn lý thuyết tại Đại học Cornell và đồng tác giả của nghiên cứu Tự nhiên gần đây về WD 1856 b, cho biết: “Ngay khi họ nhìn vào nó, họ đã nói, được thôi, thật kỳ lạ”. Sao lùn trắng nhỏ hơn khoảng bảy lần so với khối khí khổng lồ đang quay xung quanh nó.
Độ sáng của nó lẽ ra sẽ giảm xuống gần như bằng không mỗi khi hành tinh đi qua phía trước nó, nhưng thay vào đó, nó lại giảm đi khoảng một nửa. O’Connor cho rằng nguyên nhân là do sự di chuyển ngang qua, trong đó chỉ có phần rìa của đĩa hành tinh cắt vào mặt ngôi sao.
“Đó là một góc nhìn rất khó xảy ra,” ông nói, “nhưng đó là cách duy nhất để giải thích những gì chúng ta thực sự nhìn thấy.” Hơn nữa, hành tinh này quay quanh quỹ đạo cách sao lùn trắng khoảng 0,02 AU, điều này đi ngược lại quan điểm của chúng ta về việc một ngôi sao chết đi sẽ định hình lại hệ thống của nó như thế nào.
O’Connor giải thích: “Khi ngôi sao nở ra để trở thành sao khổng lồ đỏ, nó sẽ tiêu thụ các hành tinh bên trong. Sau đó, trong quá trình co lại thành sao lùn trắng, nó mất khoảng một nửa khối lượng ban đầu, nghĩa là lực hấp dẫn của nó trở nên yếu hơn.
O'Connor nói: “Các hành tinh bên ngoài, giống như những hành tinh khí khổng lồ, sẽ di chuyển ra ngoài với tỷ lệ gấp đôi”. Tuy nhiên, WD 1856 b dường như không di chuyển ra ngoài.
Nó đến gần hơn. Phát hiện này ngay lập tức khiến cộng đồng khoa học xôn xao.
O’Connor nói: “Nó khiến các nhà vật lý thiên văn lý thuyết phát điên lên. “Khi bạn tìm thấy thứ gì đó hoàn toàn kỳ quái, hoàn toàn không đúng chỗ, hoàn toàn bất ngờ.
từ bất kỳ cách suy nghĩ nào trước đây về mọi thứ, đó là Vũ trụ đang mời gọi chúng ta sáng tạo.” Tuy nhiên, trước tiên, các nhà khoa học cần nhiều dữ liệu hơn để sáng tạo, vì vậy nhóm của O'Connor đã đặt thời gian trên Kính viễn vọng Không gian James Webb để xem xét kỹ hơn những gì đang diễn ra trong hệ thống WD 1856.
Các quan sát của JWST được thực hiện vào ngày 27 tháng 4 năm 2023 và ghi lại được một lần di chuyển chỉ kéo dài tám phút. Góc nhìn và sự không phù hợp về kích thước bất thường giữa ngôi sao và hành tinh của nó đã đặt ra một vấn đề kỹ thuật ngay lập tức.
Quang phổ truyền qua hành tinh ngoại tiêu chuẩn giả định rằng một hành tinh nhỏ hơn hoàn toàn in bóng lên bề mặt của một ngôi sao lớn hơn nhiều, điều này không xảy ra ở đây.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã phát triển các phương trình mới để biểu diễn phổ truyền qua dưới dạng diện tích thay đổi theo thời gian của hành tinh chồng lên đĩa sao.
Sau đó, họ sửa đổi POSEIDON, phần mềm tái tạo bầu khí quyển của các ngoại hành tinh dựa trên dữ liệu JWST để tính đến hình học quá cảnh chăn thả (phần mềm này được phát triển bởi Ryan MacDonald, tác giả chính của nghiên cứu).
Khi các nhà khoa học thực hiện xong việc tính toán các con số, bầu khí quyển của WD 1856 b tỏ ra có phần đáng ngạc nhiên. Hóa ra hành tinh này là bị bao phủ trong đám mây khí dung và bầu khí quyển của nó chứa khí mê-tan.
Nó cũng nóng hơn nhiều so với dự đoán của nhóm. WD 1856 b rõ ràng phát ra năng lượng vào không gian nhiều hơn khoảng 25 lần so với năng lượng mà nó nhận được từ ngôi sao chủ đang nguội dần.
Theo O'Connor, mặc dù ngôi sao của nó đã chết khoảng 6 tỷ năm nhưng hành tinh này vẫn phát sáng. O'Connor lập luận rằng nhiệt độ phi thường này cho chúng ta biết nhiều điều về lịch sử của WD 1856 b.
O'Connor nói: “Chúng tôi dự đoán hành tinh này sẽ nóng gần bằng Sao Mộc, nhưng thực tế không phải vậy. Ở khoảng cách 0,02 AU so với một sao lùn trắng đã nguội đi trong 6 tỷ năm, WD 1856 b phải ở khoảng từ 150 đến 200 Kelvin, gần bằng nhiệt độ của đỉnh mây của Sao Mộc.
Thay vào đó, nó là khoảng 400 Kelvin. O'Connor nói: “Bất cứ điều gì khiến hành tinh này phát sáng, nó phải là nguồn nhiệt có nguồn gốc từ bên trong chứ không chỉ là năng lượng bức xạ lại từ ngôi sao”.
Theo nhóm nghiên cứu, hành tinh này không thể tỏa ra hơi ấm còn sót lại từ quá trình hình thành của nó. Một cái gì đó chắc chắn đã làm nóng nó vào lúc nào đó.
Nghiên cứu ngược thông qua các mô hình làm mát hành tinh, nhóm nghiên cứu đã ước tính được thời điểm điều đó xảy ra. Khi làm như vậy, các nhà khoa học đã tìm ra lý do có thể xảy ra nhất khiến WD 1856 b trở nên khó khăn như vậy.
ose tới ngôi sao của nó. Ban đầu, nhóm nghiên cứu đưa ra hai kịch bản cạnh tranh để giải thích làm thế nào WD 1856 b lại đi vào quỹ đạo hiện tại.
Đầu tiên là mô hình vỏ bọc chung, trong đó hành tinh ban đầu ở trong một quỹ đạo gần và sống sót sau khi bị nhấn chìm khi ngôi sao của nó mở rộng thành một sao khổng lồ đỏ, nổi lên từ lớp vỏ sao nóng và chặt với lõi còn sót lại.
Trong mô hình thứ hai, một mô hình di chuyển có độ lệch tâm cao, hành tinh bắt đầu ở xa hơn, quỹ đạo của nó bị mất ổn định do tương tác hấp dẫn với các vật thể đồng hành (WD 1856 có hai sao đồng hành ở xa) và sau đó chuyển động xoắn ốc vào trong trong hàng tỷ năm thông qua một chuỗi các cú lao cực kỳ lệch tâm.
Một trong những điểm mà hai kịch bản này khác nhau là thời gian. Quá trình tiến hóa lớp vỏ chung kết thúc khi ngôi sao kết thúc giai đoạn sao khổng lồ đỏ, trong trường hợp này là khoảng 5,4 tỷ năm trước.
Sự di chuyển có độ lệch tâm cao có thể đưa một hành tinh trở lại quỹ đạo hiện tại hàng tỷ năm sau.
Chạy ngược nhiệt độ hiện tại của hành tinh thông qua các mô hình làm mát của họ, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng sự kiện hâm nóng rất có thể xảy ra từ 3 tỷ đến 5,5 tỷ năm sau khi kết thúc giai đoạn sao khổng lồ đỏ – quá muộn đối với đường bao chung. kịch bản.
O'Connor nói: “Chúng tôi giải thích nhiệt độ của hành tinh là nhiệt dư từ quá trình di chuyển của nó.
“Và chúng tôi nghĩ rằng thời điểm đó chỉ có thể xảy ra thông qua tương tác hấp dẫn với các ngôi sao đồng hành.” Các mô hình làm mát được sử dụng trong tính toán được xây dựng cho các vật thể có thành phần khí quyển giống Sao Mộc, trong đó khí mê-tan chiếm khoảng 0,3% bầu khí quyển.
Trên WD 1856 b, hàm lượng mêtan đứng ở mức khoảng 7%. Vì khí mê-tan là một loại khí nhà kính rất mạnh nên sự khác biệt này có thể đã làm sai lệch dự đoán của các mô hình.
O'Connor cho biết việc xây dựng các mô hình vật thể mới có thành phần khí quyển gần giống với mô hình của WD 1856 b có thể là cần thiết để đảm bảo chúng ta có được sự phát triển đúng đắn của hành tinh sống sót. “Việc đó sẽ đòi hỏi một nỗ lực khá tận tâm,” anh nói.
Tuy nhiên, những nỗ lực như thế này có thể sẽ sớm được đền đáp.
Gợi ý thực hành:
1. Theo dõi thông báo từ cơ quan địa phương tại California.
2. Kiểm tra nguồn chính thức trước khi chia sẻ lại thông tin.