Một thế giới giống Tatooine với điểm khác biệt chính so với hành tinh sa mạc trong "Star Wars" đã được phát hiện một cách tình cờ, quay quanh không phải hai ngôi sao mà là một cặp sao lùn nâu. Hơn nữa, hành tinh kỳ lạ này không quay quanh đường xích đạo của các sao lùn nâu mà thay vào đó là lên và xuống trên các cực của chúng.
Trong vũ trụ "Star Wars", Luke Skywalker nổi tiếng đến từ hành tinh Tatooine, nơi có hai mặt trời và hoàng hôn kép. Tatooine nằm trong quỹ đạo tròn, nghĩa là nó không quay quanh một ngôi sao mà quay quanh cả hai ngôi sao của một hệ sao đôi.
Hệ sao đôi phổ biến trong thiên hà Milky Way của chúng ta — khoảng hai phần ba số ngôi sao (và sao lùn nâu) được tìm thấy trong hệ sao đôi. Tuy nhiên, xét đến sự phổ biến gần như khắp mọi nơi của các cặp sao này, rất ít hành tinh được phát hiện trên quỹ đạo quay quanh sao đôi — cho đến nay chỉ có 16 hành tinh.
Cả 16 hành tinh này đều quay quanh mặt phẳng xích đạo của hệ sao đôi — những quỹ đạo như vậy được cho là 'đồng phẳng'. Đây chỉ là một trong những lý do khiến hành tinh giống Tatooine mới này, cách chúng ta 118 năm ánh sáng và được gọi là 2M1510(AB)b, trở nên khá độc đáo.
Một lý do khác là nó quay quanh hai sao lùn nâu (cũng tình cờ che khuất lẫn nhau theo quan điểm của chúng ta và chỉ là cặp sao lùn nâu che khuất thứ hai được tìm thấy). Sao lùn nâu đôi khi được gọi là 'sao hỏng' — chúng là những vật thể hình thành giống như một ngôi sao bằng cách sụp đổ trực tiếp ra khỏi đám mây khí phân tử, nhưng không đủ khối lượng để tạo ra nhiệt độ và áp suất cần thiết tại lõi của chúng cho các phản ứng tổng hợp dựa trên hydro.
Khái niệm về các hành tinh trên quỹ đạo cực không hoàn toàn gây ngạc nhiên. Các nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra các hành tinh trên quỹ đạo cực quanh các ngôi sao đơn lẻ, trong khi Mảng Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA) ở Chile đã quan sát thấy các đĩa tiền hành tinh bụi nghiêng quanh các ngôi sao đôi trẻ. Tuy nhiên, 2M1510(AB)b là hành tinh đầu tiên được tìm thấy trên quỹ đạo cực sao đôi.
"Chúng tôi kỳ vọng rằng hành tinh này sẽ hình thành trên một đĩa nghiêng, giống như những đĩa mà ALMA quan sát được", Amaury Triaud, giáo sư thiên văn học tại Đại học Birmingham, Vương quốc Anh, cho biết trong một cuộc phỏng vấn với Space.com. Triaud là một phần của nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra hành tinh này.
Tuy nhiên, vẫn có một số cảnh báo. Một là khoảng cách của hành tinh này so với các sao lùn nâu, mà hiện tại vẫn chưa rõ. Nếu nó quá xa, thì đĩa mà nó hình thành sẽ khó nghiêng hơn. Trong trường hợp này, các ý tưởng thay thế sẽ phải được xem xét, chẳng hạn như tương tác với một ngôi sao đang đi qua.
Chúng tôi không biết chu kỳ quỹ đạo của 2M1510(AB)b, cũng như đường kính và khối lượng của nó, vì hành tinh này không được phát hiện theo cách thông thường. Triaud là một phần của nhóm do Thomas Baycroft, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Birmingham, đứng đầu. Họ đang nhắm mục tiêu vào các sao lùn nâu bằng Kính viễn vọng rất lớn ở Chile, với mục đích hạn chế các tham số quỹ đạo của hai sao lùn nâu xung quanh nhau.
Nhưng họ bắt đầu nhận thấy hiệu ứng rất tinh tế của các sao lùn nâu khi chúng bị kéo theo hướng này hay hướng khác bởi một vật thể vô hình. Đưa dữ liệu của họ vào nhiều mô hình khác nhau, họ phát hiện ra rằng lời giải thích tốt nhất là một hành tinh lớn, có khối lượng từ 10 đến 100 lần khối lượng Trái Đất, trên một quỹ đạo cực thẳng hàng 90 độ với mặt phẳng xích đạo của các sao lùn nâu.
Điều thú vị là quỹ đạo cực quanh sao đôi ổn định hơn quỹ đạo đồng phẳng, Triaud cho biết. Điều này không nhất thiết đúng với các hành tinh trên quỹ đạo cực quanh các ngôi sao đơn lẻ.
"Chúng tôi vẫn chưa hiểu đầy đủ lý do tại sao một số hành tinh quay quanh các ngôi sao đơn lẻ lại nằm trên quỹ đạo cực, và vì những gì chúng tôi tìm thấy là hình học quanh sao đôi cực đầu tiên, nên chúng tôi cũng không biết nhiều về nó", ông nói. "Đối với các ngôi sao đơn lẻ, quỹ đạo hành tinh có thể bị lệch, hoặc trục quay của các ngôi sao có thể đã di chuyển. Một kịch bản cuối cùng, mà tôi rất hoài nghi, là các hành tinh cực quay quanh các ngôi sao đơn lẻ từng là các hành tinh quay quanh sao đôi, với hai ngôi sao hợp nhất."
Khán giả đã vô cùng kinh ngạc trong nhiều năm qua bởi cảnh hoàng hôn kép của Tatooine trong Star Wars, và các hành tinh trong quỹ đạo quay quanh sao đôi có các mô hình ngày và mùa khác nhau so với Trái đất. Trên một hành tinh quay quanh sao đôi, độ dài của một ngày sẽ phụ thuộc vào khoảng cách giữa các ngôi sao trên bầu trời tại bất kỳ thời điểm nào. Ở khoảng cách góc lớn nhất của chúng, các ngày sẽ kéo dài hơn so với khi các ngôi sao ở gần nhau trên bầu trời.
Cũng hãy nghĩ về quỹ đạo của chúng. Hai ngôi sao đang quay quanh tâm khối lượng giữa chúng, và một hành tinh quay quanh sao đôi quay quanh cả hai ngôi sao khi chúng chuyển động quanh tâm khối lượng này. Khi hành tinh quay quanh chúng, vào những thời điểm khác nhau, nó sẽ thấy mình gần một ngôi sao hơn ngôi sao kia, và vào những thời điểm khác, nó sẽ cách đều cả hai ngôi sao. Vũ điệu của các ngôi sao và hành tinh này chắc chắn sẽ có tác động đến khí hậu của hành tinh.
"Một hành tinh quay quanh sao đôi trải qua một loại điều biến theo mùa, theo thang thời gian của quỹ đạo sao đôi, hoặc một nửa của nó", Triaud nói.
Có rất nhiều hoán vị tiềm năng ở đây. Nếu cả hai ngôi sao có khối lượng tương tự, thì hành tinh sẽ trải qua mùa đông khi nó ở gần một trong hai ngôi sao và mùa hè khi chúng ở khoảng cách bằng nhau. Nếu chúng có khối lượng khác nhau, chẳng hạn như một ngôi sao giống mặt trời và một sao lùn đỏ yếu, mát mẻ, thì các mùa ấm hơn sẽ xảy ra khi một hành tinh quay quanh sao đôi ở gần ngôi sao có khối lượng lớn hơn. Thậm chí còn có khả năng một hành tinh có thể đi vào và ra khỏi vùng có thể ở được — nó sẽ ở bên trong vùng có thể ở được khi ở gần ngôi sao lớn hơn và ở ngoài khi ở gần ngôi sao nhỏ hơn, lạnh hơn.
Nhưng một hành tinh quay quanh sao đôi trên quỹ đạo cực sẽ như thế nào?
"Một hành tinh cực cũng sẽ có cảm giác giống như thế này một chút vì các ngôi sao liên tục di chuyển và thay đổi khoảng cách so với hành tinh, nhưng hiệu ứng sẽ giảm so với tình huống đồng phẳng", Triaud cho biết.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Phát hiện ra ngoại hành tinh mới giống Tatooine quay quanh hai mặt trời song sinh. Gặp gỡ BEBOP-1c.
— Các thế giới Tatooine phổ biến như thế nào?
— Các nhà thiên văn học phát hiện ra một hành tinh sắp diệt vong đang thải ra một lượng vật chất bằng cả đỉnh Everest trong mỗi quỹ đạo, để lại một cái đuôi giống như sao chổi
Hệ thống 2M1510 cũng có một sao lùn nâu thứ ba xa hơn mà hành tinh này không quay quanh. Không có khả năng có sự sống trên 2M1510(AB)b — các sao lùn nâu quá lạnh để giữ cho một hành tinh đủ ấm để có nước lỏng.
Quê hương Tatooine của Luke Skywalker là một thế giới sa mạc khô cằn, với các mùa rất tinh tế. Trong hoàng hôn kép, chúng ta thấy hai ngôi sao giống mặt trời ở gần nhau. Có lẽ chúng đang ở trên một quỹ đạo chặt chẽ xung quanh nhau, nghĩa là khoảng cách của chúng với hành tinh vẫn khá giống nhau. Luke thấy cuộc sống trên Tatooine thật nhàm chán, nhưng anh ấy nên vui mừng, vì như chúng ta đã thấy, các sao đôi có khả năng gây ra đủ loại thảm họa cho các hành tinh quay quanh sao đôi của chúng.
Phát hiện về hành tinh cực quay quanh sao đôi đầu tiên này đã được công bố vào ngày 16 tháng 4 trên Những tiến bộ của khoa học.
Trong vũ trụ "Star Wars", Luke Skywalker nổi tiếng đến từ hành tinh Tatooine, nơi có hai mặt trời và hoàng hôn kép. Tatooine nằm trong quỹ đạo tròn, nghĩa là nó không quay quanh một ngôi sao mà quay quanh cả hai ngôi sao của một hệ sao đôi.
Hệ sao đôi phổ biến trong thiên hà Milky Way của chúng ta — khoảng hai phần ba số ngôi sao (và sao lùn nâu) được tìm thấy trong hệ sao đôi. Tuy nhiên, xét đến sự phổ biến gần như khắp mọi nơi của các cặp sao này, rất ít hành tinh được phát hiện trên quỹ đạo quay quanh sao đôi — cho đến nay chỉ có 16 hành tinh.
Cả 16 hành tinh này đều quay quanh mặt phẳng xích đạo của hệ sao đôi — những quỹ đạo như vậy được cho là 'đồng phẳng'. Đây chỉ là một trong những lý do khiến hành tinh giống Tatooine mới này, cách chúng ta 118 năm ánh sáng và được gọi là 2M1510(AB)b, trở nên khá độc đáo.
Một lý do khác là nó quay quanh hai sao lùn nâu (cũng tình cờ che khuất lẫn nhau theo quan điểm của chúng ta và chỉ là cặp sao lùn nâu che khuất thứ hai được tìm thấy). Sao lùn nâu đôi khi được gọi là 'sao hỏng' — chúng là những vật thể hình thành giống như một ngôi sao bằng cách sụp đổ trực tiếp ra khỏi đám mây khí phân tử, nhưng không đủ khối lượng để tạo ra nhiệt độ và áp suất cần thiết tại lõi của chúng cho các phản ứng tổng hợp dựa trên hydro.
Khái niệm về các hành tinh trên quỹ đạo cực không hoàn toàn gây ngạc nhiên. Các nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra các hành tinh trên quỹ đạo cực quanh các ngôi sao đơn lẻ, trong khi Mảng Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA) ở Chile đã quan sát thấy các đĩa tiền hành tinh bụi nghiêng quanh các ngôi sao đôi trẻ. Tuy nhiên, 2M1510(AB)b là hành tinh đầu tiên được tìm thấy trên quỹ đạo cực sao đôi.
"Chúng tôi kỳ vọng rằng hành tinh này sẽ hình thành trên một đĩa nghiêng, giống như những đĩa mà ALMA quan sát được", Amaury Triaud, giáo sư thiên văn học tại Đại học Birmingham, Vương quốc Anh, cho biết trong một cuộc phỏng vấn với Space.com. Triaud là một phần của nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra hành tinh này.
Tuy nhiên, vẫn có một số cảnh báo. Một là khoảng cách của hành tinh này so với các sao lùn nâu, mà hiện tại vẫn chưa rõ. Nếu nó quá xa, thì đĩa mà nó hình thành sẽ khó nghiêng hơn. Trong trường hợp này, các ý tưởng thay thế sẽ phải được xem xét, chẳng hạn như tương tác với một ngôi sao đang đi qua.
Chúng tôi không biết chu kỳ quỹ đạo của 2M1510(AB)b, cũng như đường kính và khối lượng của nó, vì hành tinh này không được phát hiện theo cách thông thường. Triaud là một phần của nhóm do Thomas Baycroft, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Birmingham, đứng đầu. Họ đang nhắm mục tiêu vào các sao lùn nâu bằng Kính viễn vọng rất lớn ở Chile, với mục đích hạn chế các tham số quỹ đạo của hai sao lùn nâu xung quanh nhau.
Nhưng họ bắt đầu nhận thấy hiệu ứng rất tinh tế của các sao lùn nâu khi chúng bị kéo theo hướng này hay hướng khác bởi một vật thể vô hình. Đưa dữ liệu của họ vào nhiều mô hình khác nhau, họ phát hiện ra rằng lời giải thích tốt nhất là một hành tinh lớn, có khối lượng từ 10 đến 100 lần khối lượng Trái Đất, trên một quỹ đạo cực thẳng hàng 90 độ với mặt phẳng xích đạo của các sao lùn nâu.
Điều thú vị là quỹ đạo cực quanh sao đôi ổn định hơn quỹ đạo đồng phẳng, Triaud cho biết. Điều này không nhất thiết đúng với các hành tinh trên quỹ đạo cực quanh các ngôi sao đơn lẻ.
"Chúng tôi vẫn chưa hiểu đầy đủ lý do tại sao một số hành tinh quay quanh các ngôi sao đơn lẻ lại nằm trên quỹ đạo cực, và vì những gì chúng tôi tìm thấy là hình học quanh sao đôi cực đầu tiên, nên chúng tôi cũng không biết nhiều về nó", ông nói. "Đối với các ngôi sao đơn lẻ, quỹ đạo hành tinh có thể bị lệch, hoặc trục quay của các ngôi sao có thể đã di chuyển. Một kịch bản cuối cùng, mà tôi rất hoài nghi, là các hành tinh cực quay quanh các ngôi sao đơn lẻ từng là các hành tinh quay quanh sao đôi, với hai ngôi sao hợp nhất."
Khán giả đã vô cùng kinh ngạc trong nhiều năm qua bởi cảnh hoàng hôn kép của Tatooine trong Star Wars, và các hành tinh trong quỹ đạo quay quanh sao đôi có các mô hình ngày và mùa khác nhau so với Trái đất. Trên một hành tinh quay quanh sao đôi, độ dài của một ngày sẽ phụ thuộc vào khoảng cách giữa các ngôi sao trên bầu trời tại bất kỳ thời điểm nào. Ở khoảng cách góc lớn nhất của chúng, các ngày sẽ kéo dài hơn so với khi các ngôi sao ở gần nhau trên bầu trời.
Cũng hãy nghĩ về quỹ đạo của chúng. Hai ngôi sao đang quay quanh tâm khối lượng giữa chúng, và một hành tinh quay quanh sao đôi quay quanh cả hai ngôi sao khi chúng chuyển động quanh tâm khối lượng này. Khi hành tinh quay quanh chúng, vào những thời điểm khác nhau, nó sẽ thấy mình gần một ngôi sao hơn ngôi sao kia, và vào những thời điểm khác, nó sẽ cách đều cả hai ngôi sao. Vũ điệu của các ngôi sao và hành tinh này chắc chắn sẽ có tác động đến khí hậu của hành tinh.
"Một hành tinh quay quanh sao đôi trải qua một loại điều biến theo mùa, theo thang thời gian của quỹ đạo sao đôi, hoặc một nửa của nó", Triaud nói.
Có rất nhiều hoán vị tiềm năng ở đây. Nếu cả hai ngôi sao có khối lượng tương tự, thì hành tinh sẽ trải qua mùa đông khi nó ở gần một trong hai ngôi sao và mùa hè khi chúng ở khoảng cách bằng nhau. Nếu chúng có khối lượng khác nhau, chẳng hạn như một ngôi sao giống mặt trời và một sao lùn đỏ yếu, mát mẻ, thì các mùa ấm hơn sẽ xảy ra khi một hành tinh quay quanh sao đôi ở gần ngôi sao có khối lượng lớn hơn. Thậm chí còn có khả năng một hành tinh có thể đi vào và ra khỏi vùng có thể ở được — nó sẽ ở bên trong vùng có thể ở được khi ở gần ngôi sao lớn hơn và ở ngoài khi ở gần ngôi sao nhỏ hơn, lạnh hơn.
Nhưng một hành tinh quay quanh sao đôi trên quỹ đạo cực sẽ như thế nào?
"Một hành tinh cực cũng sẽ có cảm giác giống như thế này một chút vì các ngôi sao liên tục di chuyển và thay đổi khoảng cách so với hành tinh, nhưng hiệu ứng sẽ giảm so với tình huống đồng phẳng", Triaud cho biết.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Phát hiện ra ngoại hành tinh mới giống Tatooine quay quanh hai mặt trời song sinh. Gặp gỡ BEBOP-1c.
— Các thế giới Tatooine phổ biến như thế nào?
— Các nhà thiên văn học phát hiện ra một hành tinh sắp diệt vong đang thải ra một lượng vật chất bằng cả đỉnh Everest trong mỗi quỹ đạo, để lại một cái đuôi giống như sao chổi
Hệ thống 2M1510 cũng có một sao lùn nâu thứ ba xa hơn mà hành tinh này không quay quanh. Không có khả năng có sự sống trên 2M1510(AB)b — các sao lùn nâu quá lạnh để giữ cho một hành tinh đủ ấm để có nước lỏng.
Quê hương Tatooine của Luke Skywalker là một thế giới sa mạc khô cằn, với các mùa rất tinh tế. Trong hoàng hôn kép, chúng ta thấy hai ngôi sao giống mặt trời ở gần nhau. Có lẽ chúng đang ở trên một quỹ đạo chặt chẽ xung quanh nhau, nghĩa là khoảng cách của chúng với hành tinh vẫn khá giống nhau. Luke thấy cuộc sống trên Tatooine thật nhàm chán, nhưng anh ấy nên vui mừng, vì như chúng ta đã thấy, các sao đôi có khả năng gây ra đủ loại thảm họa cho các hành tinh quay quanh sao đôi của chúng.
Phát hiện về hành tinh cực quay quanh sao đôi đầu tiên này đã được công bố vào ngày 16 tháng 4 trên Những tiến bộ của khoa học.