JWST Xác Nhận Ngoại Hành Tinh Quanh Sao Xung Có Bầu Khí Quyển Thống Trị Bởi Carbon

Các nhà khoa học, tận dụng dữ liệu thu thập được từ Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) của NASA, đã chính thức xác nhận sự tồn tại của ngoại hành tinh PSR J2322-2650b. Điều đáng chú ý là bầu khí quyển của hành tinh này đang thách thức các mô hình hình thành hành tinh hiện tại. Công trình nghiên cứu chi tiết về khám phá này đã được chấp nhận đăng tải trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters vào tháng 12 năm 2025. Tác giả chính của nghiên cứu, Michael Zhang, đến từ Đại học Chicago, nhấn mạnh rằng nhóm nghiên cứu đã ghi nhận một kiểu khí quyển hành tinh chưa từng thấy trong lịch sử thiên văn học. Khả năng này chỉ đạt được nhờ vào độ nhạy hồng ngoại vượt trội của JWST, hoạt động ổn định ở vị trí cách Trái Đất hàng triệu dặm.

Hành tinh PSR J2322-2650b quay quanh một ngôi sao xung (pulsar) có khối lượng tương đương Mặt Trời nhưng kích thước chỉ bằng một thành phố. Khoảng cách giữa hành tinh và ngôi sao chủ cực kỳ nhỏ, chỉ khoảng 1 triệu dặm. Do lực hấp dẫn khổng lồ của sao xung, hành tinh này, có khối lượng tương đương Sao Mộc, bị biến dạng thành hình dạng giống quả chanh. Chu kỳ quỹ đạo của nó chỉ vỏn vẹn 7,8 giờ, cho thấy sự gần gũi đáng kinh ngạc. Mặc dù bị sao xung phát ra bức xạ mạnh mẽ, chủ yếu là tia gamma và các hạt năng lượng cao khác, các bộ phận dò hồng ngoại của Webb vẫn hoạt động hiệu quả, cho phép theo dõi quang phổ rõ ràng xuyên suốt quỹ đạo của hành tinh.

Dữ liệu thu thập qua Webb tiết lộ một bầu khí quyển nơi các nguyên tố Helium và các hợp chất carbon phân tử C3 và C2 chiếm ưu thế. Đây là một quan sát chưa từng có tiền lệ, bởi trong số khoảng 150 bầu khí quyển ngoại hành tinh đã được nghiên cứu, không có hành tinh nào khác cho thấy sự hiện diện của carbon phân tử có thể phát hiện được. Thành phần này cực kỳ bất thường đối với một thiên thể có nhiệt độ bề mặt vượt quá 2000 độ C, trong khi lại thiếu vắng oxy và nitơ. Maya Belesnay từ Đại học Stanford, người đã mô hình hóa hình học của hành tinh, khẳng định rằng cấu hình này mang lại một quang phổ cực kỳ “nguyên sơ” để phân tích chi tiết.

Nhóm nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng áp suất bên trong cực lớn có thể đã nén carbon trong hành tinh thành trạng thái kim cương. Zhang cho biết cấu trúc hóa học này đang đặt ra nghi vấn lớn đối với các lý thuyết hình thành hành tinh, vì rất khó để hình dung làm thế nào một thành phần giàu carbon đến vậy lại có thể hình thành, điều này dường như loại trừ các cơ chế hình thành đã biết. Hệ thống này được phân loại là hệ sao đôi “góa phụ đen”, tuy nhiên, Zhang lập luận rằng PSR J2322-2650b không phù hợp với các kịch bản tiêu chuẩn cho các tàn dư hình thành từ sự bùng nổ của sao, bởi vì vật lý hạt nhân không tạo ra carbon tinh khiết. Roger Romani từ Đại học Stanford đề xuất một lý thuyết liên quan đến sự kết tinh nội tại của carbon và oxy, dẫn đến việc carbon tinh khiết nổi lên bề mặt.

Các nghiên cứu trước đây sử dụng Kính viễn vọng Gemini South ở Chile đã phát hiện ra vật thể này, vốn là một phần của hệ thống “góa phụ đen”, nơi sao xung đang dần nuốt chửng vật thể đồng hành của nó. Michael Zhang, người đã nhận được học bổng Suzuki cho nghiên cứu sinh sau tiến sĩ vào tháng 1 năm 2025, trước đây đã tham gia phân tích dữ liệu JWST tại Đại học Chicago. Các nhà khoa học, bao gồm Peter Gao từ Phòng thí nghiệm Trái đất và Hành tinh Carnegie, đã chia sẻ phản ứng ban đầu của nhóm khi nhận được dữ liệu là: “Cái quái gì thế này?”. Khám phá này, xác nhận sự tồn tại của một hành tinh quay quanh sao xung mili giây PSR J2322-2650, mở ra một chương mới trong việc tìm hiểu về các thế giới dị thường.