Minh họa một "sao Mộc siêu nóng", nơi các dòng khí quyển cực mạnh bị ảnh hưởng bởi từ trường của hành tinh (Ảnh: Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick).
Trong một nghiên cứu công bố ngày 2/6 trên tạp chí Nature Astronomy, nhóm nhà thiên văn học quốc tế cho biết họ đã lần đầu tiên xác định được từ trường của nhiều hành tinh ngoài Hệ mặt trời thông qua việc quan sát chuyển động khí quyển của chúng.
Phát hiện này được đánh giá là bước tiến quan trọng trong nghiên cứu ngoại hành tinh, bởi từ trường đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ khí quyển và duy trì các điều kiện cần thiết cho sự sống.
Trên Trái Đất, từ trường giúp chắn phần lớn bức xạ có hại từ Mặt trời, góp phần duy trì môi trường thuận lợi cho sự sống phát triển. Trong khi đó, sao Hỏa được cho là đã mất phần lớn từ trường từ rất sớm, khiến khí quyển dần bị bào mòn và trở thành một thế giới khô cằn như hiện nay.
Dù có ý nghĩa quan trọng như vậy, từ trường của các ngoại hành tinh vẫn là lĩnh vực còn ít được nghiên cứu do rất khó quan sát trực tiếp.
Theo nhóm nghiên cứu, bước đột phá lần này đến từ việc khảo sát 7 "sao Mộc siêu nóng" - những hành tinh khí khổng lồ quay rất gần sao chủ và bị khóa thủy triều, khiến một mặt luôn hướng về ngôi sao, trong khi mặt còn lại chìm trong bóng tối.
Do nằm quá gần sao chủ, nhiệt độ cân bằng của các hành tinh này lên tới khoảng 2.600 Kelvin (tương đương hơn 2.300 độ C). Nhiệt lượng khổng lồ tạo ra các dòng khí quyển có tốc độ từ khoảng 7.200km/giờ đến gần 25.000km/giờ.
Để so sánh, tốc độ gió trên sao Mộc chỉ vào khoảng 1.500km/giờ.
Các nhà nghiên cứu sử dụng thiết bị ESPRESSO trên Kính viễn vọng Rất Lớn (VLT) của Đài quan sát Nam Âu tại Chile và thiết bị MAROON-X trên kính viễn vọng Gemini North tại Hawaii để theo dõi chuyển động của sắt trong khí quyển các hành tinh này.
Thông qua đó, họ có thể xác định tốc độ gió và các đặc điểm động lực học trong khí quyển.
Kết quả đi ngược dự đoán
Trong quá trình phân tích dữ liệu, các nhà khoa học phát hiện một hiện tượng bất ngờ: các hành tinh càng nóng thì tốc độ gió càng chậm.
"Điều này hoàn toàn trái với trực giác. Nếu các yếu tố khác không đổi, hành tinh nóng hơn phải có nhiều năng lượng hơn để tăng tốc gió", đồng tác giả nghiên cứu Vivien Parmentier, nhà thiên văn học tại Phòng thí nghiệm Lagrange (Pháp), cho biết.
Theo nhóm nghiên cứu, lời giải thích hợp lý nhất là sự hiện diện của từ trường.
Từ trường có thể làm chậm chuyển động của các hạt mang điện trong khí quyển, qua đó hoạt động như một "phanh từ tính", khiến tốc độ gió giảm xuống.
Thông qua hiệu ứng này, các nhà khoa học đã ước tính được cường độ từ trường của cả 7 ngoại hành tinh.
Một kết quả đáng chú ý khác là từ trường của các hành tinh này chỉ đạt vài gauss - đơn vị đo cường độ từ trường - thấp hơn nhiều so với một số mô hình lý thuyết trước đây vốn dự đoán mức hàng trăm gauss.
Tuy nhiên, giá trị này lại khá tương đồng với từ trường của các hành tinh khí khổng lồ trong Hệ mặt trời, cho thấy những giả định trước đây có thể đã đánh giá quá cao từ trường của các "sao Mộc siêu nóng".
Minh họa một hành tinh khí khổng lồ nóng nằm rất gần sao chủ và bị khóa thủy triều. Từ trường của hành tinh được cho là làm chậm các dòng khí quyển thổi từ phía ban ngày sang phía ban đêm (Ảnh: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada).
Đồng tác giả Julia Seidel, nhà thiên văn học tại Phòng thí nghiệm Lagrange, nhận định đây là lần đầu tiên các nhà khoa học có thể so sánh môi trường từ tính của nhiều ngoại hành tinh bằng phương pháp quan sát trực tiếp.
Theo bà, khả năng đo được từ trường sẽ giúp giới nghiên cứu đánh giá tốt hơn khả năng giữ khí quyển, nước và những điều kiện cần thiết để sự sống tồn tại trên các hành tinh xa xôi.
Các tác giả cho rằng phương pháp mới có thể trở thành công cụ quan trọng trong nghiên cứu ngoại hành tinh trong tương lai.
Khi các kính thiên văn thế hệ mới đi vào hoạt động, việc xác định từ trường của các thế giới ngoài Hệ mặt trời có thể giúp khoanh vùng những hành tinh có triển vọng tồn tại sự sống nhất trong vũ trụ.
