Cực quang khổng lồ bí ẩn trên sao Mộc khiến các nhà khoa học đau đầu

Vào ngày Giáng sinh năm 2023, các nhà khoa học đã hướng Kính thiên văn James Webb (JWST) về phía cực quang của sao Mộc và ghi lại được một màn trình diễn ánh sáng rực rỡ. Bằng các camera hồng ngoại của JWST, nhóm nghiên cứu đã quan sát được những biến đổi nhanh chóng trong hệ thống cực quang rộng lớn của hành tinh khí khổng lồ này. Theo một nghiên cứu công bố ngày 12/5 trên tạp chí Nature Communications, phát hiện này có thể giúp giải thích cách mà khí quyển của sao Mộc được làm nóng và làm nguội.

“Đó đúng là món quà Giáng sinh tuyệt vời khiến tôi thực sự kinh ngạc!”, đồng tác giả nghiên cứu, ông Jonathan Nichols, một nhà nghiên cứu về cực quang tại Đại học Leicester (Vương quốc Anh) chia sẻ.

– Ảnh minh họa: ESA/Webb.

“Chúng tôi muốn quan sát tốc độ thay đổi của cực quang, dự đoán rằng nó sẽ mờ dần rồi sáng lên một cách từ từ trong khoảng 15 phút. Nhưng thay vào đó, cả vùng cực quang liên tục nhấp nháy và lóe sáng, đôi khi thay đổi chỉ trong tích tắc”.

Cực quang hình thành khi các hạt tích điện năng lượng cao, thường xuất phát từ Mặt Trời va chạm với các phân tử khí trong khí quyển hành tinh, làm cho khí phát sáng. Từ trường mạnh mẽ của sao Mộc hút các hạt tích điện như electron từ gió Mặt Trời và từ các vụ phun trào núi lửa của vệ tinh Io rồi hướng chúng về hai cực của hành tinh. Tại đây, chúng tạo nên màn trình diễn ánh sáng rực rỡ, sáng hơn cực quang phương Bắc trên Trái Đất hàng trăm lần.

Trong nghiên cứu mới này, nhóm khoa học gia tập trung quan sát ánh sáng hồng ngoại phát ra từ H₃⁺, một phân tử hình thành trong cực quang của sao Mộc khi các electron năng lượng cao tương tác với hydro trong khí quyển hành tinh. H₃⁺ có khả năng phát ra tia hồng ngoại giúp tản nhiệt ra khỏi khí quyển sao Mộc nhưng đồng thời cũng có thể bị phá hủy bởi các electron chuyển động nhanh. Cho đến nay, các kính thiên văn mặt đất vẫn chưa đủ độ nhạy để xác định chính xác thời gian tồn tại của H₃⁺.

Tuy nhiên, nhờ sử dụng Camera Cận Hồng ngoại (NIRCam) của Kính thiên văn James Webb, nhóm nghiên cứu đã phát hiện mức độ biến đổi ánh sáng từ H₃⁺ nhiều hơn dự đoán. Họ nhận thấy rằng H₃⁺ chỉ tồn tại khoảng 2 phút rưỡi trong khí quyển sao Mộc trước khi bị phá hủy. Điều này có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn vai trò của H₃⁺ trong việc làm mát khí quyển hành tinh này.

Tuy nhiên, bức tranh toàn cảnh vẫn chưa hoàn chỉnh. Khi kết hợp dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Hubble, cũng đang quan sát sao Mộc cùng lúc, nhóm nghiên cứu lại phát hiện thêm điều khó hiểu. Trong khi James Webb thu thập dữ liệu ánh sáng hồng ngoại, Hubble ghi lại tia cực tím từ cực quang.

“Điều kỳ lạ là vùng sáng nhất mà James Webb ghi nhận lại không có đối chiếu rõ ràng nào trong ảnh của Hubble. Điều này khiến chúng tôi vô cùng bối rối. Để tạo ra độ sáng như đã thấy trong cả hai bộ dữ liệu của James Webb và Hubble, cần một lượng lớn các hạt năng lượng rất thấp va chạm vào khí quyển, điều mà trước đây giới khoa học cho là không thể xảy ra. Chúng tôi vẫn chưa thể lý giải hiện tượng này”, ông Nichols nói.

Trong các nghiên cứu tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm hiểu điều kỳ lạ này thông qua dữ liệu bổ sung từ James Webb, cũng như từ tàu vũ trụ Juno của NASA đang bay quanh sao Mộc kể từ năm 2016.

Theo vov.vn