Buzz
Hầu hết các hệ sao trong vũ trụ đều có các vệ tinh quay quanh. Tuy nhiên, quỹ đạo của các hành tinh thường không đồng nhất và khó lặp lại một cách đều đặn. Gần đây, các nhà thiên văn đã phát hiện một trường hợp đặc biệt.Tên của ngôi sao mới phát hiện này là HD110067, nằm cách chúng ta khoảng 100 năm ánh sáng trong chòm sao phương bắc Coma Berenices. Xoay quanh nó là 6 hành tinh có tỉ lệ quỹ đạo hết sức nhịp nhàng, tới mức chúng gần như có thể tạo nên điệu nhạc. Đây là một trường hợp rất thú vị và đòi hỏi sự hiểu biết cao về 'khoá trọng trường'. Nó cũng là một ví dụ tiêu biểu để các nhà thiên văn hiểu sâu hơn về quá trình tiến hoá của một hệ sao - hành tinh.
Minh họa khái niệm về quỹ đạo hài hòa của 6 hành tinh 😁
Rafael Luque, một nhà nghiên cứu từ ĐH Chicago, phát biểu trên tạp chí Nature hôm 29/11: 'Trông nó giống như một bản hoá thạch. Quỹ đạo các hành tinh (trên) ngày nay vẫn y như hồi 1 tỉ năm trước'. 'Phát hiện này sẽ trở thành một tiêu chuẩn đánh giá để nghiên cứu những hành tinh cỡ dưới Neptune, là loại hành tinh phổ biến nhất bên ngoài Thái Dương Hệ. Về cách mà chúng đã hình thành, tiến hoá, cũng như thành phần cấu tạo và liệu chúng có đủ điều kiện để duy trì nước ở trạng thái lỏng trên bề mặt hay không'.
Hệ hành tinh của HD110067 được phát hiện lần đầu vào năm 2020, thông qua Sở Thám hiểm Ngoại hành tinh bằng Phương pháp Truyền tải (TESS) của NASA. Dấu hiệu biến đổi ánh sáng của ngôi sao mẹ chỉ ra một hành tinh đang đi qua phía trước kính viễn vọng. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã kết hợp thêm dữ liệu từ nhiều vệ tinh khác, bao gồm cả Vệ tinh Phân loại Ngoại hành tinh (Cheops) của ESA, để đưa ra kết quả phát hiện mà chúng ta đang đọc ngày hôm nay.
Đối với hành tinh gần HD110067, mất 3 lượt quỹ đạo, hành tinh thứ 2 chỉ mất 2 lượt, gọi là sự cộng hưởng 3/2. Con số 3/2 này lặp lại cho hành tinh thứ 3 và thứ 4. Từ hành tinh thứ 4 sang thứ 5 là 4/3 và từ thứ 5 sang thứ 6 cũng là 4/3 (tương ứng 4 quỹ đạo hành tinh trong = 3 quỹ đạo hành tinh ngoài). Sự cộng hưởng quỹ đạo như vậy rất hiếm gặp trong Giải Ngân Hà. Tìm thấy 2 hành tinh có quỹ đạo cộng hưởng đã là hiếm, chưa kể đến trường hợp của 6 hành tinh như HD110067.
Video mô phỏng quỹ đạo 6 hành tinh quanh HD110067 (không phản ánh kích thước thật)
Theo ước tính của Luque: 'Chỉ có khoảng 1% hệ sao - hành tinh là có hiện tượng cộng hưởng quỹ đạo, và ít hơn nữa cho cả chuỗi hành tinh có được cấu hình quỹ đạo như thế. Nó cho chúng ta thấy cấu hình cổ xưa của một hệ sao - hành tinh trông như thế nào khi chúng có thể sống sót ngoạn mục (qua hàng tỉ năm) mà không bị chạm đến'.
Theo lý thuyết về sự hình thành của các hệ sao - hành tinh, khi đám tinh vân sao bắt đầu quay tròn và hình thành thành đĩa tinh vân hành tinh xoay quanh ngôi sao chủ, thì hạt giống cho các hành tinh sớm cũng bắt đầu hình thành. Trong trường hợp của hệ sao đơn (chỉ có 1 ngôi sao chủ), theo nguyên lý bảo toàn moment động năng góc, vận tốc góc cho đĩa tinh vân hành tinh sẽ tăng dần từ bên ngoài vào bên trong. Vấn đề nảy sinh ở chỗ mỗi hành tinh ra đời sau đó sẽ có thành phần cấu tạo và khối lượng khác nhau.
Nhìn chung, trong phần lớn trường hợp, không có 2 hành tinh nào giống nhau hoàn toàn. Ví dụ, Jupiter (sao Mộc) nặng gấp 318 lần Trái Đất, trong khi Mars (sao Hoả) chỉ nặng bằng 11% Trái Đất. Những khác biệt 'lệch pha' này dẫn đến ảnh hưởng khác nhau của trọng lực từng hành tinh, cuối cùng khiến quỹ đạo của chúng không thể ổn định.
Ngoài ra, ngay cả khi các hành tinh của hệ đã có cùng sự cộng hưởng về quỹ đạo, chúng vẫn có thể dễ dàng bị 'lung lay' khi xuất hiện yếu tố khác. Ví dụ, khi có 2 hệ sao bay gần nhau (các ngôi sao chiếm phần lớn khối lượng của cả hệ), hoặc một hành tinh khổng lồ 'đi lạc' (rogue planet); hoặc các hành tinh va chạm lẫn nhau “bùm bùm” (như trường hợp Theia đâm vào Trái Đất), tất cả đều có thể gây xáo trộn quỹ đạo của mọi thứ.
Trong cả hệ Mặt Trời của chúng ta, hiện tượng cộng hưởng quỹ đạo này cũng không thể tồn tại lâu. Và thông qua việc nghiên cứu một hệ quỹ đạo nguyên thủy như vậy, chúng ta có thể hiểu được nhiều hơn về lý do tại sao đa số các hệ sao không thể tồn tại được lâu như vậy, như Luque nhận định.
Theo Nature
