Kính viễn vọng James Webb lần đầu phát hiện một hành tinh ngoài hệ Mặt Trời
Lần đầu tiên kể từ khi hoạt động, kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) đã phát hiện ra một hành tinh ngoài hệ Mặt Trời và chụp ảnh trực tiếp, đánh dấu một bước tiến lớn trong nỗ lực khám phá vũ trụ của nhân loại.
Hình ảnh đĩa xung quanh ngôi sao TWA 7 được ghi lại bằng thiết bị SPHERE Kính viễn vọng rất lớn của ESO. (Ảnh: A.-M. Lagrange)
Sau ba năm vận hành và giúp các nhà thiên văn học nghiên cứu những hành tinh đã biết bên ngoài hệ Mặt Trời, Kính viễn vọng James Webb đã 'tự mình' phát hiện ra một ngoại hành tinh mới, mang tên TWA 7b. Không chỉ là "tân binh" đầu tiên được phát hiện bởi kính James Webb, TWA 7b còn là hành tinh có khối lượng thấp nhất từng được chụp ảnh trực tiếp bên ngoài hệ Mặt Trời.
Theo ước tính, TWA 7b có khối lượng chỉ khoảng 100 lần khối lượng Trái Đất, tương đương 0,3 lần khối lượng của sao Mộc - nhẹ hơn gấp 10 lần so với bất kỳ hành tinh nào từng được chụp ảnh trực tiếp trước đây. Đây là một phát hiện đột phá, mở ra cơ hội tiếp cận và quan sát các hành tinh nhỏ, trẻ và xa hơn trong tương lai gần.
TWA 7b được phát hiện trong vành đai mảnh vỡ bao quanh ngôi sao trẻ có tên CE Antliae (hay TWA 7), cách Trái Đất khoảng 111 năm ánh sáng. CE Antliae là một ngôi sao khối lượng thấp và rất trẻ - chỉ mới vài triệu năm tuổi, trong khi Mặt Trời của chúng ta đã "trung niên" với tuổi đời khoảng 4,6 tỷ năm.
Điểm đặc biệt của hệ sao này là được quan sát theo góc "vuông góc", nghĩa là các nhà thiên văn có thể nhìn thấy trực tiếp toàn bộ mặt phẳng của đĩa bụi (protoplanetary disk) - cấu trúc hình thành trong giai đoạn sơ khai của hệ hành tinh. Điều này giúp phát hiện ra những lỗ trống, rãnh hoặc vành đai bất thường - các dấu hiệu có thể do lực hấp dẫn của hành tinh gây ra trong quá trình hình thành.
Trong cấu trúc đĩa bụi của CE Antliae, các nhà khoa học ghi nhận ba vòng đai rõ rệt, trong đó có một vòng rất hẹp, được bao quanh bởi hai "làn trống" gần như không có vật chất. Chính trong khu vực này, James Webb đã ghi nhận tín hiệu phát xạ hồng ngoại - đặc trưng của một hành tinh trẻ. Dựa trên dữ liệu từ thiết bị MIRI (Mid-Infrared Instrument), nhóm nghiên cứu xác định đây nhiều khả năng là một ngoại hành tinh mới hình thành.
Hình ảnh kích thước đầy đủ từ quan sát của JWST về ngôi sao CE Antliae và ngoại hành tinh TWA 7b của nó. (Ảnh: A.-M. Lagrange)
Để chụp ảnh trực tiếp một hành tinh ngoài hệ Mặt Trời - đặc biệt là các hành tinh nhỏ và trẻ như TWA 7b - là nhiệm vụ cực kỳ khó khăn, do ánh sáng mạnh từ sao mẹ thường làm lu mờ tín hiệu yếu ớt từ hành tinh xung quanh. Tuy nhiên, JWST được trang bị coronagraph - một thiết bị đặc biệt có thể che chắn ánh sáng từ ngôi sao trung tâm, giúp thiết bị MIRI dễ dàng ghi nhận ánh sáng hồng ngoại phát ra từ các hành tinh.
Khả năng nhạy cảm với ánh sáng hồng ngoại của kính James Webb - dòng bức xạ đặc trưng mà các hành tinh trẻ phát ra - khiến nó trở thành công cụ lý tưởng để săn tìm các thế giới xa xôi mới ra đời. Với chi phí lên tới 10 tỷ USD, JWST được kỳ vọng sẽ tiếp tục phát hiện thêm nhiều hành tinh có khối lượng thấp hơn nữa trong thời gian tới.
Để khẳng định phát hiện này, nhóm nghiên cứu đã tiến hành các mô phỏng động lực học, cho thấy sự hình thành của các lỗ trống và vòng hẹp trong đĩa bụi chính xác tại vị trí mà TWA 7b được quan sát. Kết quả này khớp với dữ liệu hình ảnh từ James Webb, giúp củng cố bằng chứng về sự hiện diện của hành tinh.
Theo báo cáo đăng trên tạp chí Nature, đây là một trong những nghiên cứu tiên phong kết hợp giữa quan sát hồng ngoại và mô hình vật lý để xác nhận sự tồn tại của ngoại hành tinh nhỏ. Đây cũng là tín hiệu cho thấy chúng ta đang bước vào một kỷ nguyên mới trong ngành thiên văn học: thời đại của việc phát hiện và nghiên cứu trực tiếp các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời ở quy mô chưa từng có.
Việc JWST phát hiện thành công TWA 7b không chỉ mang ý nghĩa về công nghệ, mà còn có giá trị lớn trong hành trình tìm kiếm các thế giới có khả năng tồn tại sự sống. Các hành tinh có khối lượng nhỏ hơn và hình thành gần sao mẹ, như TWA 7b, thường có đặc điểm tương đồng với các hành tinh đất đá - nơi tiềm tàng điều kiện sống tương tự Trái Đất.
Trong những năm tới, kính viễn vọng James Webb được kỳ vọng sẽ tiếp tục săn lùng các hành tinh nhỏ hơn, lạnh hơn và xa hơn nữa - thậm chí có thể là những thế giới "ẩn mình" quanh các ngôi sao lùn đỏ hoặc sao chết.
TWA 7b - hành tinh ngoài hệ Mặt Trời đầu tiên do James Webb phát hiện, cũng là hành tinh nhẹ nhất từng được chụp ảnh trực tiếp - có thể chỉ là bước khởi đầu cho chuỗi khám phá vĩ đại của nhân loại về các thế giới bên ngoài hệ Mặt Trời.
