Tin tức Vũ trụ TV

Nước trên các đỉnh mây ngoại hành tinh có thể được tìm thấy bằng thiết bị đo đạc công nghệ cao

Ngày:
Th9 23, 2020
Tóm lược:

Các nhà thiên văn học đã chỉ ra rằng hơi nước có khả năng được phát hiện trong bầu khí quyển của các hành tinh ngoại bằng cách nhìn theo nghĩa đen trên đỉnh của những đám mây không thể xuyên qua của chúng.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Ý tưởng của nghệ sĩ này mô tả một hệ thống hành tinh. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech
Ý tưởng của nghệ sĩ này mô tả một hệ thống hành tinh.
Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech

Các nhà thiên văn học của Đại học Warwick đã chỉ ra rằng hơi nước có thể được phát hiện trong bầu khí quyển của các hành tinh ngoài hành tinh bằng cách quan sát theo nghĩa đen trên đỉnh của những đám mây không thể xuyên thủng của chúng.

Bằng cách áp dụng kỹ thuật này cho các mô hình dựa trên các hành tinh ngoại đã biết với các đám mây, về nguyên tắc, nhóm đã chứng minh rằng quang phổ có độ phân giải cao có thể được sử dụng để kiểm tra bầu khí quyển của các hành tinh ngoài hành tinh mà trước đây quá khó để xác định đặc điểm do các đám mây quá dày đặc nên không đủ ánh sáng đi qua xuyên qua.

Kỹ thuật của họ được mô tả trong một bài báo cho Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) và cung cấp một phương pháp khác để phát hiện sự hiện diện của hơi nước trong bầu khí quyển của một hành tinh ngoài hành tinh – cũng như các loài hóa học khác có thể được sử dụng trong tương lai để đánh giá các dấu hiệu tiềm ẩn của đời sống. Nghiên cứu nhận được tài trợ từ Hội đồng Cơ sở Khoa học và Công nghệ (STFC), một phần của Nghiên cứu và Đổi mới Vương quốc Anh (UKRI).

Các nhà thiên văn học sử dụng ánh sáng từ ngôi sao chủ của hành tinh để tìm hiểu bầu khí quyển của nó được cấu tạo bởi những thành phần nào. Khi hành tinh đi qua phía trước ngôi sao, họ quan sát thấy sự truyền của ánh sáng sao khi nó lướt qua tầng trên của bầu khí quyển và làm thay đổi quang phổ của nó. Sau đó, họ có thể phân tích quang phổ này để xem xét các bước sóng có dấu hiệu quang phổ cho các hóa chất cụ thể. Những hóa chất này, chẳng hạn như hơi nước, mêtan và amoniac, chỉ hiện diện ở một lượng nhỏ trong các hành tinh giàu hydro và heli này.

Tuy nhiên, những đám mây dày đặc có thể chặn ánh sáng đi qua bầu khí quyển, để lại cho các nhà thiên văn học một quang phổ kỳ lạ. Quang phổ độ phân giải cao là một kỹ thuật tương đối gần đây đang được sử dụng trong các đài quan sát trên mặt đất để quan sát các hành tinh ngoài hành tinh một cách chi tiết hơn và các nhà nghiên cứu của Warwick muốn tìm hiểu xem liệu công nghệ này có thể được sử dụng để phát hiện các hóa chất dạng vết có trong lớp khí quyển mỏng ngay trên những đám mây kia.

Trong khi các nhà thiên văn học đã có thể mô tả đặc điểm khí quyển của nhiều hành tinh lớn hơn và nóng hơn quay quanh các ngôi sao của chúng, được gọi là ‘sao Mộc nóng’, các hành tinh ngoại nhỏ hơn hiện đang được phát hiện ở nhiệt độ mát hơn (dưới 700 ° C). Nhiều hành tinh trong số này, có kích thước bằng Sao Hải Vương hoặc nhỏ hơn, đã cho thấy đám mây dày hơn nhiều.

Họ đã lập mô hình hai ‘Neptunes ấm’ đã biết trước đây và mô phỏng cách ánh sáng từ ngôi sao của họ sẽ được phát hiện bằng máy quang phổ có độ phân giải cao. GJ3470b là một hành tinh nhiều mây mà các nhà thiên văn học trước đây đã có thể mô tả đặc điểm, trong khi GJ436b khó xác định đặc điểm hơn do lớp mây dày hơn nhiều. Cả hai mô phỏng đều chứng minh rằng ở độ phân giải cao, chúng ta có thể phát hiện các hóa chất như hơi nước, amoniac và mêtan một cách dễ dàng chỉ với vài đêm quan sát bằng kính thiên văn trên mặt đất.

Kỹ thuật này hoạt động khác với phương pháp được sử dụng gần đây để phát hiện phosphine trên sao Kim, nhưng có thể được sử dụng để tìm kiếm bất kỳ loại phân tử nào trong các đám mây của một hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta, bao gồm cả phosphine.

Tác giả chính, Tiến sĩ Siddharth Gandhi thuộc Khoa Vật lý tại Đại học Warwick cho biết: “Chúng tôi đang điều tra xem liệu quang phổ độ phân giải cao trên mặt đất có thể giúp chúng tôi hạn chế độ cao trong khí quyển, nơi chúng tôi có mây và hạn chế sự phong phú hóa học bất chấp những điều đó được hay không.”

Những gì chúng ta đang thấy là rất nhiều hành tinh này có hơi nước bám trên chúng, và chúng ta cũng bắt đầu nhìn thấy các hóa chất khác, nhưng những đám mây đang ngăn chúng ta nhìn rõ các phân tử này. Chúng ta cần một cách để phát hiện loài và quang phổ có độ phân giải cao là một cách tiềm năng để thực hiện điều đó, ngay cả khi có bầu không khí nhiều mây.

Sự phong phú về hóa học có thể cho chúng ta biết khá nhiều về cách hành tinh có thể hình thành bởi vì nó để lại dấu vết hóa học của nó trên các phân tử trong khí quyển. Bởi vì đây là những khối khí khổng lồ, việc phát hiện các phân tử trên đỉnh bầu khí quyển cũng cung cấp một cửa sổ vào cấu trúc bên trong khi các chất khí trộn lẫn với các lớp sâu hơn.

Phần lớn các quan sát về các hành tinh ngoài hành tinh được thực hiện bằng kính thiên văn đặt trong không gian như Hubble hoặc Spitzer, và độ phân giải của chúng quá thấp để có thể phát hiện đủ tín hiệu từ trên các đám mây. Ưu điểm của máy quang phổ độ phân giải cao là nó có khả năng thăm dò độ cao rộng hơn.

Tiến sĩ Gandhi cho biết thêm: “Rất nhiều hành tinh lạnh hơn này có quá nhiều mây để có bất kỳ hạn chế có ý nghĩa nào với thế hệ kính viễn vọng không gian hiện tại. Có lẽ khi chúng ta tìm thấy ngày càng nhiều hành tinh thì sẽ có nhiều hành tinh có mây hơn, vì vậy nó trở nên thực sự quan trọng để phát hiện những gì trên chúng. Quang phổ độ phân giải cao trên mặt đất cũng như thế hệ kính viễn vọng không gian tiếp theo sẽ có thể phát hiện các loại dấu vết này trên các hành tinh nhiều mây, mang lại tiềm năng thú vị cho các giải phẫu sinh học trong tương lai. “


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Warwick cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Siddharth Gandhi, Matteo Brogi, Rebecca K Webb. Nhìn thấy phía trên những đám mây bằng quang phổ có độ phân giải cao . Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia , năm 2020; 498 (1): 194 DOI: 10.1093 / mnras / staa2424

Bài viết liên quan

Bài viết mới