Các nhà thiên văn học ghi nhận đuôi heli kép của ngoại hành tinh WASP-121b qua giám sát quỹ đạo toàn diện

Các nhà thiên văn học vừa hoàn tất quá trình giám sát chi tiết hiện tượng bốc hơi khí quyển của ngoại hành tinh WASP-121b, một “Sao Mộc siêu nóng” nằm cách Trái Đất khoảng 858 năm ánh sáng trong chòm sao Carina. Nghiên cứu do các chuyên gia từ Viện Nghiên cứu Ngoại hành tinh Trottier (iREx) thuộc Đại học Montreal và Đại học Geneva thực hiện đã phát hiện ra một cấu trúc độc đáo gồm hai luồng đuôi heli tách biệt thoát ra từ hành tinh này. Những phát hiện quan trọng này đã được công bố trên tạp chí Nature Communications vào ngày 8 tháng 12 năm 2025, dựa trên chuỗi quan sát liên tục được tiến hành vào cuối năm 2025. Để làm rõ quá trình này, các nhà nghiên cứu đã theo dõi hành tinh gần như không ngừng nghỉ trong gần 37 giờ bằng công cụ NIRISS trên Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST), cho phép họ ghi lại sự mất mát vật chất khí quyển trong suốt một chu kỳ quỹ đạo hoàn chỉnh.

WASP-121b nổi bật với bầu khí quyển cực đoan, có chu kỳ quỹ đạo chỉ vỏn vẹn 30 giờ và nhiệt độ bề mặt lên tới khoảng 2300 độ C (tương đương 4200 độ F). Mức nhiệt độ cao khủng khiếp này gây ra hiện tượng các chất khí nhẹ như hydro và heli bị hóa hơi và thoát vào không gian. Quá trình này tác động sâu sắc đến kích thước, thành phần và quá trình tiến hóa lâu dài của hành tinh. Ông Romain Allart, nhà nghiên cứu chính tại Đại học Montreal, nhận định rằng quan sát này thiết lập một tiêu chuẩn mới trong lĩnh vực khoa học ngoại hành tinh. Đây là hình ảnh chi tiết nhất về sự bốc hơi khí quyển từng được ghi nhận, bởi trước đây, hiện tượng này chỉ được quan sát thấy thoáng qua trong các lần thiên thể đi qua phía trước ngôi sao chủ.

Khám phá đáng chú ý nhất chính là việc heli thoát ra không tạo thành một đuôi duy nhất mà lại hình thành tới hai luồng đuôi khổng lồ, kéo dài hơn một nửa chu kỳ quỹ đạo của hành tinh. Một luồng đuôi đi theo phía sau hành tinh, bị đẩy bởi bức xạ sao và gió sao, trong khi luồng thứ hai lại kéo dài về phía trước, được cho là chịu tác động hấp dẫn từ ngôi sao mẹ. Hai luồng đuôi này có đường kính lớn hơn hành tinh hơn 100 lần, thách thức các mô hình khí quyển hiện hành, bởi các mô phỏng số hiện tại không thể tái tạo chính xác cấu trúc hình học phức tạp ba chiều này. Ông Vincent Bourrier, thành viên nhóm nghiên cứu từ Đại học Geneva, nhấn mạnh rằng những quan sát này cho thấy những hạn chế của các mô hình số và đòi hỏi phải xem xét các cơ chế vật lý mới để giải thích sự tiến hóa của các hành tinh.

Phát hiện này mang ý nghĩa then chốt trong việc lý giải các vấn đề rộng lớn hơn về sự tiến hóa hành tinh. Cụ thể, nó đặt ra câu hỏi liệu các cơ chế mất khối lượng tương tự có thể biến đổi các hành tinh khí khổng lồ thành các hành tinh nhỏ hơn như Sao Hải Vương, hoặc thậm chí thành các lõi đá hoàn toàn không còn lớp vỏ khí hay không. Bản thân WASP-121b vốn đã nổi tiếng với những đặc điểm dị thường, bao gồm cả sự hiện diện của mây kim loại bị hóa hơi và những trận mưa rơi của hồng ngọc và ngọc bích, do vị trí cực gần với ngôi sao chủ. Việc giám sát liên tục này đã lập kỷ lục mới về việc phát hiện sự hấp thụ heli, bao quát gần 60% quỹ đạo của hành tinh. Điều này chứng tỏ khả năng của JWST trong việc lập bản đồ chi tiết động lực học bốc hơi khí quyển trên những khoảng cách lớn và trong các khoảng thời gian kéo dài.

Nghiên cứu có sự tham gia của các nhà thiên văn học từ Đại học Geneva (UNIGE), Trung tâm Nghiên cứu Quốc gia PlanetS, và Viện Nghiên cứu Ngoại hành tinh Trottier (iREx) thuộc Đại học Montreal (UdeM). Giáo sư Lisa Dang từ Đại học Waterloo cũng ghi nhận độ rõ nét phi thường của tín hiệu heli khi phân tích dữ liệu. Quan sát này, trước đây chỉ có thể nắm bắt được trong những khoảnh khắc ngắn ngủi khi hành tinh đi qua phía trước ngôi sao, nay đã trở thành một cột mốc quan trọng trong việc tìm hiểu động lực học của sự bốc hơi khí quyển. Nó thôi thúc các nhà khoa học khám phá xem liệu cấu trúc đuôi kép này có phải là đặc điểm riêng của WASP-121b hay phổ biến ở các ngoại hành tinh nóng khác hay không. Việc ghi lại các quá trình động lực học trong suốt một chu kỳ quỹ đạo đầy đủ là một thành tựu kỹ thuật đáng kể trong ngành khoa học ngoại hành tinh.