Hành tinh lùn băng giá, nằm cách Trái đất hơn 3 tỷ dặm (4,8 tỷ km) trong Vành đai Kuiper, đã thu hút sự chú ý của các nhà thiên văn học khi nó đi qua một ngôi sao vào năm 2018.
Hành tinh lùn xa Mặt trời
Khi một ngôi sao chiếu sáng sao Diêm Vương, các nhà nghiên cứu đã có thể quan sát hành tinh lùn này và bầu khí quyển của nó. Các nhà khoa học đã đưa ra một kết luận đáng ngạc nhiên và mô tả trong một nghiên cứu mới. Cụ thể, họ tìm thấy bằng chứng cho thấy, bầu khí quyển của sao Diêm Vương bắt đầu biến mất.
Bằng cách sử dụng kính thiên văn tại nhiều địa điểm ở Mỹ và Mexico, nhóm nghiên cứu đã quan sát sao Diêm Vương và bầu khí quyển của hành tinh lùn này. Bầu khí quyển sao Diêm Vương chủ yếu được cấu tạo bởi nitơ, tương tự Trái đất.
Đồng thời, bầu khí quyển được hỗ trợ bởi áp suất hơi của các băng trên bề mặt. Theo một tuyên bố từ Viện Nghiên cứu Tây Nam (SwRI), trong trường hợp băng nóng lên trên sao Diêm Vương, mật độ bầu khí quyển có thể sẽ thay đổi đáng kể.
Trong khoảng 25 năm, sao Diêm Vương di chuyển ngày càng xa Mặt trời. Do đó, nhiệt độ bề mặt của hành tinh lùn này ngày càng giảm. Với những quan sát gần đây, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng cho thấy, bầu khí quyển của sao Diêm Vương đang thực sự đóng băng, khi hành tinh lùn ngày càng lạnh hơn. Sao Diêm Vương ở rất xa Mặt trời. Do đó, theo thời gian, nó sẽ xa dần và lạnh hơn trước khi các vùng khác trên quỹ đạo đến gần Mặt trời.
Bầu khí quyển của sao Diêm Vương có thành phần chủ yếu từ nitơ với một vài điểm khí mêtan và carbon monoxide. Khí quyển của hành tinh lùn này được tạo ra từ lớp băng bốc hơi trên bề mặt nên những thay đổi nhỏ về nhiệt độ sẽ dẫn đến những thay đổi đáng kể về mật độ khối của khí quyển. Sông băng nitơ lớn nhất là Sputnik Planitia ở phần phía Tây của khu vực hình trái tim Tombaugh Regio. Sông băng này có thể được quan sát trên bề mặt sao Diêm Vương.
Nhờ một hiện tượng được gọi là quán tính nhiệt, áp suất bề mặt và mật độ khí quyển của sao Diêm Vương tiếp tục tăng cho đến năm 2018. Về cơ bản, sao Diêm Vương có nhiệt dư từ khi ở gần Mặt trời hơn. Tuy nhiên, quán tính nhiệt bắt đầu giảm dần. Khi sao Diêm Vương lạnh hơn, bầu khí quyển của nó sẽ dần đóng băng trở lại bề mặt và “biến mất”.
Khối lượng khí quyển của sao Diêm Vương ngừng tăng từ năm 2015.
Tương tự hiện tượng Mặt trời làm nóng cát
Sao Diêm Vương được phát hiện năm 1930. Sao Diêm Vương mất 248 năm Trái đất để hoàn thành quỹ đạo vòng quanh Mặt trời. Khoảng cách của hành tinh lùn này với Mặt trời dao động từ điểm gần nhất là 30 đơn vị thiên văn (4,3 tỉ km) đến 50 đơn vị thiên văn (7,4 tỉ km). Hành tinh lùn này hiện di chuyển xa Mặt trời hơn và cách Mặt trời 5,9 tỉ km.
Nhà khoa học Leslie Young thuộc SwRI và là người nghiên cứu sự tương tác giữa các thiên thể băng giá của Hệ Mặt trời với bề mặt và khí quyển, lấy ví dụ một hiện tượng tương đồng. Đó là cách Mặt trời làm nóng cát trên bãi biển.
“Ánh sáng Mặt trời có cường độ mạnh nhất vào giữa trưa. Tuy nhiên, cát sau đó tiếp tục hấp thụ nhiệt trong suốt buổi chiều. Vì vậy, cát sẽ nóng nhất vào cuối buổi chiều. Việc bầu khí quyển của sao Diêm Vương tiếp tục tồn tại cho thấy, các hồ chứa băng nitơ trên bề mặt sao Diêm Vương được làm nóng bởi nhiệt” - nhà khoa học này chia sẻ.
Để phát hiện tình trạng này, các nhà nghiên cứu đã quan sát ngôi sao mờ dần khi sao Diêm Vương di chuyển qua nó. Họ đồng thời quan sát ngôi sao xuất hiện trở lại khi hành tinh lùn đi qua.
Theo tuyên bố, dựa vào quá trình khoảng 2 phút khi ngôi sao mờ và xuất hiện trở lại, các nhà thiên văn học có thể xác định mật độ bầu khí quyển của sao Diêm Vương. Phương pháp này dựa trên hiện tượng “che khuất thiên thể”. Sự kiện này xảy ra khi thiên thể có đường kính góc lớn hơn che khuất một thiên thể có đường kính góc nhỏ hơn khỏi mắt người quan sát.
Eliot Young - Giám đốc cấp cao của SwRI, cho biết, nghiên cứu che khuất thiên thể là một kỹ thuật cũ trong thế giới thiên văn học. Các nhà thiên văn học đã sử dụng phương pháp này để nghiên cứu bầu khí quyển của sao Diêm Vương từ năm 1988.
“Sứ mệnh New Horizons đã thu được dữ liệu tuyệt vời từ chuyến bay năm 2015 tới sao Diêm Vương. Dữ liệu phù hợp với nhận định rằng, khối lượng khí quyển của sao Diêm Vương tăng gấp đôi sau mỗi thập kỷ. Tuy nhiên, các quan sát năm 2018 của chúng tôi không cho thấy xu hướng đó tiếp tục từ năm 2015”, Giám đốc Young chia sẻ.
Trong quá trình quan sát sao Diêm Vương đi qua phía trước một ngôi sao, nhóm nghiên cứu nhận thấy một “tia sáng trung tâm” ở giữa đường đi của bóng hành tinh lùn.
Tia sáng, do bầu khí quyển của sao Diêm Vương khúc xạ vào tâm bóng tối, đã thay đổi đường cong ánh sáng thường xảy ra trong quá trình che khuất thiên thể, từ “hình chữ u” thành “hình chữ w”. Cũng theo Giám đốc Young, đến nay, tia sáng trung tâm vào năm 2018 được ghi nhận là mạnh nhất trong quá trình che khuất thiên thể của sao Diêm Vương.
Sao Diêm Vương không còn là một hành tinh, nhưng vẫn là một thiên thể đáng quan tâm với các nhà thiên văn học. Trong những năm gần đây, các nhà thiên văn học đã có thể xác định sự tồn tại của những ngọn núi phủ tuyết trên sao Diêm Vương.
Đồng thời, có các đại dương lỏng dưới bề mặt hành tinh lùn này. Hai khám phá này có thể cho nhân loại biết thêm về cách bầu khí quyển của hành tinh lùn này vận hành.
