Nghiên cứu tiết lộ các hành tinh hình thành dễ dàng hơn xung quanh hai ngôi sao
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Lancashire đã phát hiện ra rằng các hành tinh có thể xuất hiện hiệu quả hơn ở các vùng bên ngoài của hệ sao đôi so với quỹ đạo quanh các ngôi sao bị cô lập. Kết luận này mâu thuẫn với sự hoài nghi khoa học hàng thập kỷ về khả năng sinh sản của những môi trường hỗn loạn này. Nghiên cứu đã sử dụng mô phỏng máy tính để mô hình hóa các đĩa tiền hành tinh, các đám mây khí và bụi nơi các thế giới được sinh ra xung quanh các cặp sao trẻ.
Matthew Teasdale, tác giả chính của nghiên cứu, giải thích rằng sự gần nhau của hai ngôi sao tạo ra một “vùng cấm” nơi lực hấp dẫn cực mạnh ngăn cản mọi sự hình thành hành tinh. Tuy nhiên, bên ngoài khu vực nguy hiểm này, kịch bản hoàn toàn đảo ngược. Dimitris Stamatellos, đồng tác giả và giáo sư vật lý thiên văn tại trường đại học Anh, tuyên bố rằng “một khi vượt qua vùng nguy hiểm, các hành tinh có thể hình thành nhanh chóng và với số lượng lớn”.
Các đĩa xung quanh các ngôi sao đôi hoạt động như thế nào
Các đĩa tiền hành tinh trong hệ nhị phân hoạt động khác nhau ở mỗi vùng. Ở gần hai ngôi sao, sự nhiễu loạn của lực hấp dẫn khiến môi trường không thể để vật chất kết tụ lại thành các hành tinh. Khi khoảng cách tăng lên, lực hỗn loạn giảm đáng kể. Sau đó, đĩa có thể đạt đến trạng thái không ổn định về lực hấp dẫn, một hiện tượng trong đó vật chất trở nên đậm đặc đến mức nó bị phân mảnh dưới sức nặng của chính nó. Cơ chế này kích hoạt sự hình thành nhanh chóng của nhiều hành tinh, đặc biệt là các hành tinh khí khổng lồ tương tự Sao Mộc. Teasdale tóm tắt: “Ở gần một ngôi sao đôi, nó quá mạnh để có thể hình thành các hành tinh”. “Nhưng khi chúng ta di chuyển ra xa hơn, đĩa sẽ trở thành môi trường lý tưởng cho sự hình thành hành tinh.”
Số phận của các thế giới được tạo ra ở những khu vực này
Không phải tất cả các hành tinh được tạo ra trong hệ nhị phân đều ở quỹ đạo ổn định. Sự phức tạp về lực hấp dẫn của những môi trường này có thể đẩy một số thế giới ra xa hoàn toàn, biến chúng thành những hành tinh lang thang trôi dạt một mình trong không gian giữa các vì sao. Tuy nhiên, những người khác cố gắng tự thiết lập quỹ đạo xung quanh cặp sao, được gọi là các hành tinh tuần hoàn. Cho đến nay, các nhà thiên văn học đã lập danh mục hơn 50 ngoại hành tinh quay quanh hai ngôi sao cùng một lúc. Một số trong số chúng chiếm quỹ đạo rộng, duy trì khoảng cách đáng kể với các ngôi sao chủ của chúng, chính xác như mô phỏng dự đoán:
- Các hành tinh tuần hoàn đã được phát hiện vượt quá 50 ví dụ
- Hầu hết chiếm quỹ đạo cách xa hai ngôi sao chính
- Một số là những gã khổng lồ khí, phù hợp với dự đoán lý thuyết
- Các thiết bị hiện đại giờ đây có thể phát hiện các hệ thống này
- Những khám phá gần đây xác nhận các mô hình tính toán từ thập kỷ trước
Ý nghĩa đối với những thế giới như Tatooine
Nghiên cứu mở ra triển vọng cho việc tìm kiếm các ngoại hành tinh có đặc điểm hư cấu giống hành tinh của Luke Skywalker, trong loạt phim Star Wars. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng những thế giới quay quanh hai mặt trời như Tatooine có thể “ít hiếm hơn nhiều so với chúng ta tưởng tượng”. Trong nhiều thập kỷ, cộng đồng khoa học coi các hệ sao đôi là môi trường thù địch và khó có khả năng là nơi chứa chấp các hành tinh. Bây giờ, các mô phỏng cho thấy điều ngược lại ở các vùng bên ngoài. Sự thay đổi quan điểm này có thể giải thích tần suất mà các nhà thiên văn học tìm thấy các ngoại hành tinh tuần hoàn trong dữ liệu quan sát gần đây.
Công nghệ có khả năng quan sát sự phân mảnh
Kết quả nghiên cứu mở ra những hướng đi mới cho việc quan sát thiên văn có độ chính xác cao. Các thiết bị mạnh mẽ như ALMA (Atacama Large Millimeter/submilimet Array), đặt tại Chile, có đủ độ nhạy để phát hiện các đĩa tiền hành tinh xung quanh các sao đôi. Kính viễn vọng Không gian James Webb, đã hoạt động, có thể phân tích thành phần hóa học và cấu trúc của các đĩa này. Chẳng bao lâu nữa, Kính viễn vọng Cực lớn đang được xây dựng sẽ cho phép các nhà thiên văn học không chỉ quan sát các đĩa hình thành hành tinh này mà còn có khả năng chứng kiến quá trình phân mảnh hấp dẫn trong thời gian gần thực. Những khả năng quan sát này thể hiện một bước nhảy vọt về chất trong việc tìm hiểu sự hình thành hành tinh trong bối cảnh kỳ lạ.
Nghiên cứu được công bố vào ngày 27 tháng 4 trên Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia, một trong những ấn phẩm thiên văn học uy tín nhất trên thế giới. Công trình bao gồm các mô phỏng chi tiết về các quá trình động xảy ra trong một triệu năm đầu tiên trong vòng đời của hệ sao đôi. Teasdale và Stamatellos đã hợp tác với các nhà nghiên cứu khác để xác nhận kết quả thông qua nhiều kỹ thuật tính toán và so sánh với dữ liệu quan sát hiện có. Cộng đồng thiên văn quốc tế đã bắt đầu tranh luận về ý nghĩa của những phát hiện này đối với các chương trình quan sát và tìm kiếm ngoại hành tinh trong tương lai.
