Các nhà thiên văn học có thể đã khám phá ra nguồn gốc kỳ lạ của những hành tinh kỳ lạ nhất trong vũ trụ, được gọi là "sao Mộc nóng kép". Nhóm nghiên cứu đằng sau nghiên cứu này hy vọng khám phá của họ sẽ giúp tìm ra nhiều hành tinh hiếm này hơn.
Các hành tinh ngoài hệ mặt trời Sao Mộc nóng, hay "hành tinh ngoài hệ mặt trời", là những hành tinh khí nóng bỏng có kích thước bằng Sao Mộc hoặc lớn hơn, quay quanh rất gần với các ngôi sao mẹ của chúng đến mức một năm của chúng có thể kéo dài ít hơn một ngày trên Trái đất. Trong khi Sao Mộc nóng rất hiếm, chỉ quay quanh 1% các ngôi sao, thì "sao Mộc nóng kép" thậm chí còn hiếm hơn. Những cặp hành tinh ngoài hệ mặt trời này được tìm thấy trong các hệ sao đôi với một hành tinh quay quanh mỗi ngôi sao đôi.
Đó là một sự sắp xếp kỳ lạ và các nhà khoa học rất muốn giải mã vì nó dường như thách thức các lý thuyết về sự hình thành hành tinh. Nhóm các nhà thiên văn học này cho rằng họ có thể có chìa khóa cho câu đố này, khi phát hiện ra rằng quá trình tiến hóa bình thường, lâu dài của các hệ sao đôi có thể tự nhiên dẫn đến sự hình thành của một Sao Mộc nóng xung quanh mỗi ngôi sao.
Quá trình mà nhóm nghiên cứu được gọi là di cư von Zeipel-Lidov-Kozai (ZLK). Điều này đặt ra ý tưởng rằng theo thời gian, các hành tinh có quỹ đạo hoặc góc quỹ đạo bất thường có thể bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn của một vật thể khác, khiến chúng trở thành Sao Mộc nóng gần ngôi sao mẹ của chúng.
"Cơ chế ZLK giống như một điệu nhảy", trưởng nhóm nghiên cứu và nhà thiên văn học của Đại học Yale Malena Rice cho biết trong một tuyên bố. "Trong một hệ sao đôi, ngôi sao phụ có thể định hình và làm cong quỹ đạo của các hành tinh, khiến các hành tinh di chuyển vào bên trong.
"Chúng tôi chỉ ra cách các hành tinh trong hệ sao đôi có thể trải qua quá trình di chuyển phản chiếu, do đó cả hai ngôi sao đều kết thúc bằng Sao Mộc nóng."
Để đi đến kết luận của mình, Rice và các đồng nghiệp đã thực hiện một số mô phỏng về quá trình tiến hóa của các ngôi sao đôi với hai hành tinh bằng cách sử dụng máy tính Grace cụm tại Trung tâm nghiên cứu máy tính Yale với dữ liệu từ Kho lưu trữ ngoại hành tinh của NASA và từ sứ mệnh theo dõi sao Gaia của Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA).
"Với mã phù hợp và đủ sức mạnh tính toán, chúng ta có thể khám phá cách các hành tinh tiến hóa trong hàng tỷ năm — những chuyển động mà không con người nào có thể theo dõi trong suốt cuộc đời, nhưng vẫn có thể để lại dấu ấn để chúng ta quan sát", nhà nghiên cứu Yurou Liu của Yale cho biết.
Hậu quả không mong muốn của nghiên cứu của nhóm là nó khiến các mô hình hình thành hành tinh trở nên thú vị hơn rất nhiều.
"Chúng tôi mong đợi các hành tinh khổng lồ hình thành ở xa các ngôi sao chủ của chúng", Liu cho biết. "Điều này khiến Sao Mộc nóng vừa dễ tiếp cận vừa bí ẩn — và là một chủ đề đáng để nghiên cứu".
Các bài viết liên quan:
—Bầu khí quyển chết chóc trên Sao Kim có thể giúp chúng ta tìm thấy những thế giới có thể sinh sống được. Đây là cách thực hiện.
—Liệu các ngôi sao gần đó có thể có các ngoại hành tinh có thể sinh sống được không? Đài quan sát tia X Chandra của NASA hy vọng sẽ tìm ra
—Điều gì thực sự khiến một hành tinh có thể sinh sống được? Giả định của chúng tôi có thể sai
Đối với cuộc săn lùng nhiều Sao Mộc nóng đôi hơn, nhóm nghiên cứu đề xuất xem xét lại các hệ sao đôi trong đó một Sao Mộc nóng đã được phát hiện. Vấn đề duy nhất là: các ngôi sao mẹ này cần có khoảng cách không quá gần và không quá xa, nhưng vừa phải.
"Cơ chế mà chúng tôi đề xuất hoạt động tốt nhất khi các ngôi sao ở khoảng cách vừa phải", thành viên nhóm nghiên cứu và nhà nghiên cứu của Yale Tiger Lu giải thích. "Chúng cần phải cách nhau đủ xa để các hành tinh khổng lồ vẫn có thể hình thành xung quanh mỗi ngôi sao, nhưng đủ gần nhau để hai ngôi sao có thể ảnh hưởng lẫn nhau trong suốt vòng đời của hệ thống."
Sao đôi Goldilocks, ai muốn không?
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào ngày 10 tháng 6 trên Tạp chí Vật lý thiên văn
Các hành tinh ngoài hệ mặt trời Sao Mộc nóng, hay "hành tinh ngoài hệ mặt trời", là những hành tinh khí nóng bỏng có kích thước bằng Sao Mộc hoặc lớn hơn, quay quanh rất gần với các ngôi sao mẹ của chúng đến mức một năm của chúng có thể kéo dài ít hơn một ngày trên Trái đất. Trong khi Sao Mộc nóng rất hiếm, chỉ quay quanh 1% các ngôi sao, thì "sao Mộc nóng kép" thậm chí còn hiếm hơn. Những cặp hành tinh ngoài hệ mặt trời này được tìm thấy trong các hệ sao đôi với một hành tinh quay quanh mỗi ngôi sao đôi.
Đó là một sự sắp xếp kỳ lạ và các nhà khoa học rất muốn giải mã vì nó dường như thách thức các lý thuyết về sự hình thành hành tinh. Nhóm các nhà thiên văn học này cho rằng họ có thể có chìa khóa cho câu đố này, khi phát hiện ra rằng quá trình tiến hóa bình thường, lâu dài của các hệ sao đôi có thể tự nhiên dẫn đến sự hình thành của một Sao Mộc nóng xung quanh mỗi ngôi sao.
Quá trình mà nhóm nghiên cứu được gọi là di cư von Zeipel-Lidov-Kozai (ZLK). Điều này đặt ra ý tưởng rằng theo thời gian, các hành tinh có quỹ đạo hoặc góc quỹ đạo bất thường có thể bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn của một vật thể khác, khiến chúng trở thành Sao Mộc nóng gần ngôi sao mẹ của chúng.
"Cơ chế ZLK giống như một điệu nhảy", trưởng nhóm nghiên cứu và nhà thiên văn học của Đại học Yale Malena Rice cho biết trong một tuyên bố. "Trong một hệ sao đôi, ngôi sao phụ có thể định hình và làm cong quỹ đạo của các hành tinh, khiến các hành tinh di chuyển vào bên trong.
"Chúng tôi chỉ ra cách các hành tinh trong hệ sao đôi có thể trải qua quá trình di chuyển phản chiếu, do đó cả hai ngôi sao đều kết thúc bằng Sao Mộc nóng."
Để đi đến kết luận của mình, Rice và các đồng nghiệp đã thực hiện một số mô phỏng về quá trình tiến hóa của các ngôi sao đôi với hai hành tinh bằng cách sử dụng máy tính Grace cụm tại Trung tâm nghiên cứu máy tính Yale với dữ liệu từ Kho lưu trữ ngoại hành tinh của NASA và từ sứ mệnh theo dõi sao Gaia của Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA).
"Với mã phù hợp và đủ sức mạnh tính toán, chúng ta có thể khám phá cách các hành tinh tiến hóa trong hàng tỷ năm — những chuyển động mà không con người nào có thể theo dõi trong suốt cuộc đời, nhưng vẫn có thể để lại dấu ấn để chúng ta quan sát", nhà nghiên cứu Yurou Liu của Yale cho biết.
Hậu quả không mong muốn của nghiên cứu của nhóm là nó khiến các mô hình hình thành hành tinh trở nên thú vị hơn rất nhiều.
"Chúng tôi mong đợi các hành tinh khổng lồ hình thành ở xa các ngôi sao chủ của chúng", Liu cho biết. "Điều này khiến Sao Mộc nóng vừa dễ tiếp cận vừa bí ẩn — và là một chủ đề đáng để nghiên cứu".
Các bài viết liên quan:
—Bầu khí quyển chết chóc trên Sao Kim có thể giúp chúng ta tìm thấy những thế giới có thể sinh sống được. Đây là cách thực hiện.
—Liệu các ngôi sao gần đó có thể có các ngoại hành tinh có thể sinh sống được không? Đài quan sát tia X Chandra của NASA hy vọng sẽ tìm ra
—Điều gì thực sự khiến một hành tinh có thể sinh sống được? Giả định của chúng tôi có thể sai
Đối với cuộc săn lùng nhiều Sao Mộc nóng đôi hơn, nhóm nghiên cứu đề xuất xem xét lại các hệ sao đôi trong đó một Sao Mộc nóng đã được phát hiện. Vấn đề duy nhất là: các ngôi sao mẹ này cần có khoảng cách không quá gần và không quá xa, nhưng vừa phải.
"Cơ chế mà chúng tôi đề xuất hoạt động tốt nhất khi các ngôi sao ở khoảng cách vừa phải", thành viên nhóm nghiên cứu và nhà nghiên cứu của Yale Tiger Lu giải thích. "Chúng cần phải cách nhau đủ xa để các hành tinh khổng lồ vẫn có thể hình thành xung quanh mỗi ngôi sao, nhưng đủ gần nhau để hai ngôi sao có thể ảnh hưởng lẫn nhau trong suốt vòng đời của hệ thống."
Sao đôi Goldilocks, ai muốn không?
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào ngày 10 tháng 6 trên Tạp chí Vật lý thiên văn
