Các nhà thiên văn học phát hiện nguyên tố nặng bari trong khí quyển của hai hành tinh khí khổng lồ siêu nóng mang tên WASP-76 b và WASP-121.
Mô phỏng mưa sắt ở nửa ban đêm của WASP-76 b. (Ảnh: ESO).
Việc phát hiện bari quanh hai ngoại hành tinh WASP-76 b và WASP-121 b đánh dấu nguyên tố nặng nhất từng được tìm thấy trong khí quyển của hành tinh quay quanh một ngôi sao ngoài Mặt trời. Phát hiện có thể hé lộ về điều kiện xung quanh những ngoại hành tinh thuộc nhóm sao Mộc nóng, tức hành tinh khí khổng lồ quay gần sao chủ và thường bị ảnh hưởng bởi hiện tượng khóa thủy triều, với một mặt ban ngày luôn quay về phía ngôi sao và mặt ban đêm quay vào không gian. Khoảng cách gần khiến hành tinh sao Mộc nóng chỉ mất vài ngày để quay quanh sao chủ và có nhiệt độ lên tới hơn 1.000 độ C.
WASP-76 b là một ví dụ cực kỳ đặc biệt về hành tinh sao Mộc nóng. Trước đây, các nhà thiên văn học phát hiện nhiệt độ ở mặt ban ngày của nó có thể lên tới 2.400 độ C, đủ nóng để làm bay hơi sắt và các kim loại khác. Khi bị gió thổi sang nửa ban đêm mát hơn của WASP-76 b, sắt bay hơi hóa lỏng và rơi xuống thành “mưa sắt”. Thậm chí trong điều kiện khác thường và dữ dội như vậy, giới nghiên cứu vẫn không ngờ sẽ tìm thấy bari, nguyên tố nặng gấp 2,5 lần sắt, ở khí quyển của WASP-76 b hoặc WASP-121 b.
“Câu hỏi gây bối rối là tại sao một nguyên tố nặng như vậy lại ở trong tầng thượng quyển của những ngoại hành tinh này”, Tomás Azevedo Silva, trưởng nhóm nghiên cứu ở Đại học Porto và Viện Vật lý thiên văn và Khoa học vũ trụ ở Bồ Đào Nha, chia sẻ trong thông báo của Đài quan sát miền nam châu Âu (ESO). Silva và cộng sự sử dụng một số kính viễn vọng của ESO trong nghiên cứu. Họ công bố phát hiện hôm 13/10 trên tạp chí Astronomy & Astrophysics.
Lực hấp dẫn cao của các hành tinh khiến nhóm nghiên cứu dự đoán nguyên tố nặng như bari sẽ nhanh chóng chìm xuống tầng thấp hơn của khí quyển. Họ không rõ quá trình tự nhiên nào dẫn tới sự tồn tại của bari ở khí quyển của WASP-76 b hoặc WASP-121 b. Các nhà thiên văn học sử dụng một kỹ thuật gọi là quang phổ học để tìm hiểu thành phần hóa học của ngoại hành tinh. Kỹ thuật này dựa trên việc những nguyên tố hấp thụ và phát ra ánh sáng ở tần số chuyên biệt. Vì vậy, khi ánh sáng từ ngôi sao chiếu qua khí quyển của một hành tinh, nguyên tố trong khí quyển sẽ để lại dấu hiệu riêng.
Silva và cộng sự sử dụng quang phổ kế ESPRESSO ở Kính viễn vọng rất lớn tại Chile để xác định thành phần khí quyển của WASP-76 b và WASP-121 b. Trong tương lai, họ sẽ tiếp tục dùng những thiết bị như quang phổ kế (ANDES) ở Kính viễn vọng cực lớn đang được xây tại Chile, cho phép phân tích khí quyển của cả hành tinh lớn tương tự và hành tinh nhỏ hơn bên ngoài Hệ Mặt trời.