Các nhà thiên văn học có thể đã phát hiện ra giai đoạn đầu tiên của các hành tinh được sinh ra xung quanh các ngôi sao sơ sinh.
Phát hiện này xuất hiện khi một nhóm các nhà khoa học nghiên cứu 78 đám mây khí và bụi dẹt hình thành hành tinh, hay "đĩa tiền hành tinh", trong vùng hình thành sao của chòm sao Xà Phu. Vườn ươm sao này, còn được gọi là phức hợp đám mây Rho Ophiuchi, nằm cách Trái đất khoảng 460 năm ánh sáng, khiến nó trở thành vùng hình thành sao gần nhất với hệ mặt trời của chúng ta.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra các vành đai, xoắn ốc và các cấu trúc phụ khác chưa từng thấy trước đây trong các đám mây hình thành hành tinh dạng tấm xoáy xung quanh một số ngôi sao chỉ mới vài trăm nghìn năm tuổi. Nếu điều đó có vẻ cổ xưa, hãy xem xét điều này: Ngôi sao trung niên của chúng ta, mặt trời, đã 4,6 tỷ năm tuổi.
Những phát hiện của nhóm nghiên cứu cho thấy các ngôi sao và hành tinh cùng nhau tiến hóa trong môi trường giàu khí và bụi.
Quá trình thu thập vật chất này tiếp tục cho đến khi ngôi sao đủ lớn để kích hoạt phản ứng tổng hợp hydro thành heli tại lõi của ngôi sao, quá trình hạt nhân xác định một ngôi sao trưởng thành hoàn toàn hoặc ngôi sao dãy chính là gì.
Kết quả cuối cùng là một ngôi sao trẻ được bao quanh bởi một đĩa khí và bụi dẹt mà bên trong đó các hành tinh có thể bắt đầu hình thành. Khi các hành tinh bắt đầu hình thành trong các đĩa này, ảnh hưởng hấp dẫn của chúng có thể thu thập hoặc đẩy vật liệu ra. Quá trình đó tạo ra các cấu trúc phụ trong đĩa tiền hành tinh.
Tuy nhiên, câu hỏi lớn là: Các cấu trúc phụ này bắt đầu xuất hiện vào thời điểm nào trong quá trình tiến hóa của các hệ hành tinh?
Đó là câu hỏi mà các nhà thiên văn học đã cố gắng trả lời bằng cách sử dụng Mảng Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA), một mảng gồm 66 ăng-ten ở miền bắc Chile hoạt động cùng nhau để tạo thành một kính thiên văn.
Đặc biệt, hai chương trình lớn do ALMA thực hiện, DSHARP và eDisk, đã phát hiện ra những chi tiết phức tạp của các cấu trúc trong các đĩa tiền hành tinh.
DSHARP phát hiện ra rằng các cấu trúc như vậy phổ biến trong các đĩa bao quanh 20 ngôi sao trẻ dưới 1 triệu năm tuổi. Trong khi đó, eDisk nghiên cứu các tiền sao trẻ hơn chỉ từ 10.000 đến 100.000 năm tuổi và do đó vẫn đang trong giai đoạn thu thập vật chất. Điều này cho thấy các cấu trúc hiện diện quanh các ngôi sao 1 triệu năm tuổi không có xung quanh các ngôi sao trẻ hơn từ 10 đến 100 lần.
Điều đó ngụ ý rằng các đặc điểm của đĩa tiền hành tinh phụ thuộc vào độ tuổi của ngôi sao trung tâm của nó.
Nhóm nghiên cứu mới đã xem xét các ngôi sao có độ tuổi nằm giữa các ngôi sao được nghiên cứu trong chương trình DSHARP và eDisk, chuyển sang hình ảnh siêu phân giải do phần mềm công cộng có tên gọi là "Mô-đun Python cho hình ảnh giao thoa vô tuyến với mô hình thưa thớt" hoặc (PRIISM) và áp dụng mô-đun này vào dữ liệu lưu trữ ALMA.
Điều này cho phép các nhà nghiên cứu có được độ phân giải lớn hơn gấp ba lần so với độ phân giải được cung cấp bởi các quy trình tiêu chuẩn cho một nửa số đĩa tiền hành tinh được chụp ảnh. Kết quả của nhóm được củng cố thêm bởi thực tế là mẫu Ophiuchus của họ lớn hơn gấp bốn lần so với mẫu được sử dụng trong các chương trình DSHARP và eDisk.
Cuộc điều tra đã phát hiện ra 27 trong số 78 đĩa được kiểm tra có cấu trúc vòng hoặc xoắn ốc, 15 trong số đó chưa từng được nhìn thấy trước đây.
Điều này cho thấy các cấu trúc phụ hình thành trong các đĩa có chiều rộng gấp 30 lần khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời (30 đơn vị thiên văn). Điều này, đến lượt nó, ngụ ý rằng các cấu trúc phụ hình thành sớm hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây — trong khi các đĩa như vậy vẫn còn nhiều khí và bụi.
Nói cách khác, các ngôi sao và hành tinh sơ sinh dường như tiến hóa cùng nhau — ít nhất là trong vườn ươm sao Ophiuchus.
Những câu chuyện liên quan:
—Bầu khí quyển chết chóc trên sao Kim có thể giúp chúng ta tìm ra những thế giới có thể sinh sống được. Đây là cách thực hiện.
—Những ngôi sao gần đó có thể có những ngoại hành tinh có thể sinh sống được không? Đài quan sát tia X Chandra của NASA hy vọng sẽ tìm ra
— Các nhà thiên văn học phát hiện ra nguồn gốc của các ngoại hành tinh bí ẩn có hai sao Mộc nóng: 'Đây giống như một điệu nhảy'
"Những phát hiện này, thu hẹp khoảng cách giữa các dự án eDisk và DSHARP, được hỗ trợ bởi công nghệ hình ảnh tiên tiến cho phép đạt được độ phân giải cao và số lượng mẫu lớn", Ayumu Shoshi, trưởng nhóm và là nhà nghiên cứu tại Đại học Kyushu, cho biết trong tuyên bố. "Mặc dù những phát hiện này chỉ liên quan đến các đĩa trong chòm sao Xà Phu, các nghiên cứu trong tương lai về các vùng hình thành sao khác sẽ tiết lộ liệu xu hướng này có mang tính phổ quát hay không."
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên Ấn phẩm của Hiệp hội Thiên văn học Nhật Bản
Phát hiện này xuất hiện khi một nhóm các nhà khoa học nghiên cứu 78 đám mây khí và bụi dẹt hình thành hành tinh, hay "đĩa tiền hành tinh", trong vùng hình thành sao của chòm sao Xà Phu. Vườn ươm sao này, còn được gọi là phức hợp đám mây Rho Ophiuchi, nằm cách Trái đất khoảng 460 năm ánh sáng, khiến nó trở thành vùng hình thành sao gần nhất với hệ mặt trời của chúng ta.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra các vành đai, xoắn ốc và các cấu trúc phụ khác chưa từng thấy trước đây trong các đám mây hình thành hành tinh dạng tấm xoáy xung quanh một số ngôi sao chỉ mới vài trăm nghìn năm tuổi. Nếu điều đó có vẻ cổ xưa, hãy xem xét điều này: Ngôi sao trung niên của chúng ta, mặt trời, đã 4,6 tỷ năm tuổi.
Những phát hiện của nhóm nghiên cứu cho thấy các ngôi sao và hành tinh cùng nhau tiến hóa trong môi trường giàu khí và bụi.
Điều tra quá trình tiến hóa đồng thời của các hành tinh và ngôi sao
Các ngôi sao được sinh ra khi các vùng quá dày đặc trong các đám mây khí và bụi khổng lồ được gọi là đám mây phân tử sụp đổ dưới lực hấp dẫn của chính chúng. Sự sụp đổ này tạo ra một tiền sao được bao bọc trong một lớp vật chất tiền sinh mà từ đó nó tiếp tục thu thập khối lượng.Quá trình thu thập vật chất này tiếp tục cho đến khi ngôi sao đủ lớn để kích hoạt phản ứng tổng hợp hydro thành heli tại lõi của ngôi sao, quá trình hạt nhân xác định một ngôi sao trưởng thành hoàn toàn hoặc ngôi sao dãy chính là gì.
Kết quả cuối cùng là một ngôi sao trẻ được bao quanh bởi một đĩa khí và bụi dẹt mà bên trong đó các hành tinh có thể bắt đầu hình thành. Khi các hành tinh bắt đầu hình thành trong các đĩa này, ảnh hưởng hấp dẫn của chúng có thể thu thập hoặc đẩy vật liệu ra. Quá trình đó tạo ra các cấu trúc phụ trong đĩa tiền hành tinh.
Tuy nhiên, câu hỏi lớn là: Các cấu trúc phụ này bắt đầu xuất hiện vào thời điểm nào trong quá trình tiến hóa của các hệ hành tinh?
Đó là câu hỏi mà các nhà thiên văn học đã cố gắng trả lời bằng cách sử dụng Mảng Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA), một mảng gồm 66 ăng-ten ở miền bắc Chile hoạt động cùng nhau để tạo thành một kính thiên văn.
Đặc biệt, hai chương trình lớn do ALMA thực hiện, DSHARP và eDisk, đã phát hiện ra những chi tiết phức tạp của các cấu trúc trong các đĩa tiền hành tinh.
DSHARP phát hiện ra rằng các cấu trúc như vậy phổ biến trong các đĩa bao quanh 20 ngôi sao trẻ dưới 1 triệu năm tuổi. Trong khi đó, eDisk nghiên cứu các tiền sao trẻ hơn chỉ từ 10.000 đến 100.000 năm tuổi và do đó vẫn đang trong giai đoạn thu thập vật chất. Điều này cho thấy các cấu trúc hiện diện quanh các ngôi sao 1 triệu năm tuổi không có xung quanh các ngôi sao trẻ hơn từ 10 đến 100 lần.
Điều đó ngụ ý rằng các đặc điểm của đĩa tiền hành tinh phụ thuộc vào độ tuổi của ngôi sao trung tâm của nó.
Nhóm nghiên cứu mới đã xem xét các ngôi sao có độ tuổi nằm giữa các ngôi sao được nghiên cứu trong chương trình DSHARP và eDisk, chuyển sang hình ảnh siêu phân giải do phần mềm công cộng có tên gọi là "Mô-đun Python cho hình ảnh giao thoa vô tuyến với mô hình thưa thớt" hoặc (PRIISM) và áp dụng mô-đun này vào dữ liệu lưu trữ ALMA.
Điều này cho phép các nhà nghiên cứu có được độ phân giải lớn hơn gấp ba lần so với độ phân giải được cung cấp bởi các quy trình tiêu chuẩn cho một nửa số đĩa tiền hành tinh được chụp ảnh. Kết quả của nhóm được củng cố thêm bởi thực tế là mẫu Ophiuchus của họ lớn hơn gấp bốn lần so với mẫu được sử dụng trong các chương trình DSHARP và eDisk.
Cuộc điều tra đã phát hiện ra 27 trong số 78 đĩa được kiểm tra có cấu trúc vòng hoặc xoắn ốc, 15 trong số đó chưa từng được nhìn thấy trước đây.
Điều này cho thấy các cấu trúc phụ hình thành trong các đĩa có chiều rộng gấp 30 lần khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời (30 đơn vị thiên văn). Điều này, đến lượt nó, ngụ ý rằng các cấu trúc phụ hình thành sớm hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây — trong khi các đĩa như vậy vẫn còn nhiều khí và bụi.
Nói cách khác, các ngôi sao và hành tinh sơ sinh dường như tiến hóa cùng nhau — ít nhất là trong vườn ươm sao Ophiuchus.
Những câu chuyện liên quan:
—Bầu khí quyển chết chóc trên sao Kim có thể giúp chúng ta tìm ra những thế giới có thể sinh sống được. Đây là cách thực hiện.
—Những ngôi sao gần đó có thể có những ngoại hành tinh có thể sinh sống được không? Đài quan sát tia X Chandra của NASA hy vọng sẽ tìm ra
— Các nhà thiên văn học phát hiện ra nguồn gốc của các ngoại hành tinh bí ẩn có hai sao Mộc nóng: 'Đây giống như một điệu nhảy'
"Những phát hiện này, thu hẹp khoảng cách giữa các dự án eDisk và DSHARP, được hỗ trợ bởi công nghệ hình ảnh tiên tiến cho phép đạt được độ phân giải cao và số lượng mẫu lớn", Ayumu Shoshi, trưởng nhóm và là nhà nghiên cứu tại Đại học Kyushu, cho biết trong tuyên bố. "Mặc dù những phát hiện này chỉ liên quan đến các đĩa trong chòm sao Xà Phu, các nghiên cứu trong tương lai về các vùng hình thành sao khác sẽ tiết lộ liệu xu hướng này có mang tính phổ quát hay không."
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên Ấn phẩm của Hiệp hội Thiên văn học Nhật Bản
