Mặt trời của chúng ta đang dao động, và điều này có tác động rất lớn đến tính đều đặn của nhiều trận mưa sao băng trên Trái đất, theo nghiên cứu mới phát hiện ra lý do tại sao các luồng bụi sao chổi lắc lư và đan xen vào và ra khỏi quỹ đạo Trái đất.
Những người ngắm sao quen thuộc với khoảng nửa tá các trận mưa sao băng sáng chói xuất hiện đều đặn hàng năm — mưa sao băng Lyrids vào tháng 4, mưa sao băng Perseids vào tháng 8, mưa sao băng Geminids vào tháng 12 và những trận khác. Điều mà hầu hết mọi người không nhận ra là Trái đất có khoảng 500 trận mưa sao băng riêng biệt. Nhiều trong số này dường như không thể đoán trước được.
Nhưng giờ đây các nhà thiên văn học cho rằng họ biết lý do tại sao.
Khi sao chổi đến đủ gần mặt trời, chúng bắt đầu nóng lên, khiến băng tan và các túi khí bên dưới bề mặt giãn nở và phun trào, mang theo bụi vào không gian. Mặc dù chúng ta đã quen thuộc với đuôi sao chổi bụi gần mặt trời, nhưng sự hình thành đuôi có thể bắt đầu khi sao chổi vẫn còn ở ngoài quỹ đạo của Sao Thổ. Các luồng vật chất mà chúng để lại vẫn tồn tại rất lâu sau khi sao chổi mẹ của chúng đã quay trở lại hệ mặt trời trên các quỹ đạo kéo dài hàng thế kỷ hoặc thậm chí hàng thiên niên kỷ.
Liên quan: Mưa sao băng 2025: Khi nào, ở đâu và làm thế nào để xem 'sao băng' đẹp nhất trong năm
Stuart Pilorz và Peter Jenniskens thuộc Viện SETI (Tìm kiếm trí thông minh ngoài Trái đất) ở California muốn theo dõi một số luồng sao băng này trở lại sao chổi mẹ của chúng. Thiên thạch là cách chúng ta gọi những hạt bụi và viên sỏi nhỏ này khi chúng ở trong không gian; khi chúng đi vào khí quyển dưới dạng sao băng, chúng ta gọi chúng là sao băng, và nếu chúng chạm tới mặt đất, chúng được gọi là thiên thạch.
Tuy nhiên, việc theo dõi các luồng trở lại sao chổi mẹ của chúng không hề dễ dàng, vì các luồng di chuyển, đan xen vào và ra khỏi quỹ đạo của Trái đất và lan rộng ra theo thời gian. Các trận mưa sao băng thường xuyên mà chúng ta quen thuộc nhất đến từ các luồng thiên thạch phân tán khá rộng; một số trận mưa sao băng định kỳ quen thuộc này có thể kéo dài hàng tuần khi Trái Đất di chuyển qua luồng rộng.
Tuy nhiên, khi một luồng thiên thạch vẫn còn tương đối trẻ, nó khá hẹp và khi nó di chuyển xung quanh, đôi khi Trái Đất sẽ đi qua nó, tạo ra một trận mưa sao băng. Những lần khác, Trái Đất sẽ bỏ lỡ nó.
Các mô phỏng máy tính đang gặp khó khăn trong việc giải thích chuyển động này của các luồng. Sau đó, Pilorz và Jenniskens nhận ra một điều mà khi nhìn lại có vẻ hiển nhiên.
"Trái ngược với quan niệm phổ biến, không phải mọi thứ trong hệ mặt trời đều quay quanh mặt trời", Pilorz nói trong tuyên bố. "Thay vào đó, mặt trời và các hành tinh đều quay quanh khối tâm chung của chúng, được các nhà khoa học gọi là trọng tâm của hệ mặt trời."
Mặt trời dường như lắc lư khi di chuyển quanh khối tâm này, nằm ngay bên ngoài mặt trời — khá gần nó, vì mặt trời chứa phần lớn khối lượng trong hệ mặt trời. Vị trí của khối tâm này thay đổi, khớp với quỹ đạo của các hành tinh, đặc biệt là hai hành tinh lớn nhất, Sao Mộc và Sao Thổ. Đây là nguyên lý tương tự cho phép các nhà thiên văn học sử dụng phép đo vận tốc xuyên tâm để khám phá ngoại hành tinh dựa trên cách một ngôi sao lắc lư quanh tâm khối lượng trong hệ thống của nó.
Khi Pilorz và Jenniskens đưa thực tế này vào mô phỏng của họ, họ thấy nó mô tả chính xác chuyển động và sự phân tán của các luồng thiên thạch khi chúng vòng quanh mặt trời.
Các thiên thạch trong luồng bụi sao chổi nhận được lực đẩy hấp dẫn, hoặc bị hãm lại, do tương tác với mặt trời lắc lư khi chúng bay gần nó. Pilorz so sánh nó với cách tàu vũ trụ có thể được tăng tốc trong hiệu ứng súng cao su hấp dẫn, hoặc bị chậm lại, trong bay ngang qua hành tinh.
Cặp đôi này cũng nhận thấy rằng, trong khi ở ngoài quỹ đạo của Sao Mộc, các thiên thạch trong luồng quay quanh tâm khối lượng của hệ mặt trời. Do đó, quỹ đạo của chúng được gọi là tâm khối lượng. Tuy nhiên, bên trong quỹ đạo của Sao Mộc, lực hấp dẫn của mặt trời đủ lớn để khiến các thiên thạch quay quanh mặt trời thay vì tâm khối lượng, do đó chúng trở thành tâm nhật.
"Các sao chổi chu kỳ dài dành phần lớn cuộc đời của chúng ở rất xa hệ mặt trời đến mức chúng cảm thấy lực kéo từ trọng tâm", Pilorz cho biết. "Nhưng cứ sau vài trăm năm, chúng lại lao vào quỹ đạo của Sao Mộc và chịu ảnh hưởng của Mặt trời".
Sự khác biệt tinh tế này dẫn đến sự thay đổi đột ngột trong chuyển động của các luồng.
"Chúng tôi phát hiện ra rằng hai bước nhảy trong mặt phẳng chuyển động, khi Mặt trời nắm quyền kiểm soát khi sao chổi tiến đến gần và sau đó lại trao quyền kiểm soát trở lại cho trọng tâm khi sao chổi di chuyển ra xa, đã tác động một lượng nhỏ đến độ nghiêng và nút của quỹ đạo", Pilorz cho biết. "Một lần nữa, nếu chúng ta xem xét mặt trời cố định ở trung tâm, thì lý do cho sự thay đổi này không rõ ràng."
Liên quan: Sao chổi: Mọi thứ bạn cần biết về 'những quả cầu tuyết bẩn' của không gian
Những câu chuyện liên quan:
— Mưa sao băng Lyrid 2025 làm say lòng những người ngắm sao với màn trình diễn cầu lửa ấn tượng (ảnh)
— Mưa sao băng và sao băng: Sự hình thành và lịch sử
— Các hành tinh trong hệ mặt trời, trật tự và sự hình thành: Hướng dẫn cuối cùng
Để kiểm tra mô hình này, Jenniskens đã đưa ra dự đoán rằng một trận mưa sao băng cụ thể sẽ quay trở lại khi Sao Mộc và Sao Thổ ở một số vị trí nhất định trên quỹ đạo tương ứng của chúng, lực hấp dẫn của chúng kéo tâm khối và mặt trời lắc lư theo một hướng nhất định để đẩy luồng sao cho nó cắt ngang đường đi của Trái đất.
"Chúng tôi đã đến Tây Ban Nha để cố gắng ghi lại một trong những trận mưa sao băng này và chứng kiến những gì được mô tả trong quá khứ là 'sao rơi vào lúc nửa đêm'", Jenniskens cho biết. "Toàn bộ trận mưa sao băng chỉ kéo dài 40 phút, nhưng có một thiên thạch sáng mỗi phút ở đỉnh điểm".
Chuyển động của Sao Mộc và Sao Thổ trên quỹ đạo của chúng — lần lượt kéo dài 12 và 29 năm — khiến trận mưa sao băng đặc biệt này quay trở lại sau mỗi 60 năm, Jenniskens và Pilorz phát hiện ra.
Trong hàng thiên niên kỷ hoặc lâu hơn, những luồng thiên thạch này sẽ phân tán giống như những luồng khác, trở nên rộng hơn. Điều này xảy ra vì luồng thiên thạch dài khi bao quanh mặt trời và các thiên thạch khác nhau chịu tác động hấp dẫn vào những thời điểm khác nhau, làm tăng phạm vi chuyển động quỹ đạo trong luồng, khiến luồng mở rộng hơn.
Nghiên cứu được công bố trực tuyến vào ngày 13 tháng 4 trên tạp chí Icarus.
Những người ngắm sao quen thuộc với khoảng nửa tá các trận mưa sao băng sáng chói xuất hiện đều đặn hàng năm — mưa sao băng Lyrids vào tháng 4, mưa sao băng Perseids vào tháng 8, mưa sao băng Geminids vào tháng 12 và những trận khác. Điều mà hầu hết mọi người không nhận ra là Trái đất có khoảng 500 trận mưa sao băng riêng biệt. Nhiều trong số này dường như không thể đoán trước được.
Nhưng giờ đây các nhà thiên văn học cho rằng họ biết lý do tại sao.
Khi sao chổi đến đủ gần mặt trời, chúng bắt đầu nóng lên, khiến băng tan và các túi khí bên dưới bề mặt giãn nở và phun trào, mang theo bụi vào không gian. Mặc dù chúng ta đã quen thuộc với đuôi sao chổi bụi gần mặt trời, nhưng sự hình thành đuôi có thể bắt đầu khi sao chổi vẫn còn ở ngoài quỹ đạo của Sao Thổ. Các luồng vật chất mà chúng để lại vẫn tồn tại rất lâu sau khi sao chổi mẹ của chúng đã quay trở lại hệ mặt trời trên các quỹ đạo kéo dài hàng thế kỷ hoặc thậm chí hàng thiên niên kỷ.
Liên quan: Mưa sao băng 2025: Khi nào, ở đâu và làm thế nào để xem 'sao băng' đẹp nhất trong năm
Stuart Pilorz và Peter Jenniskens thuộc Viện SETI (Tìm kiếm trí thông minh ngoài Trái đất) ở California muốn theo dõi một số luồng sao băng này trở lại sao chổi mẹ của chúng. Thiên thạch là cách chúng ta gọi những hạt bụi và viên sỏi nhỏ này khi chúng ở trong không gian; khi chúng đi vào khí quyển dưới dạng sao băng, chúng ta gọi chúng là sao băng, và nếu chúng chạm tới mặt đất, chúng được gọi là thiên thạch.
Tuy nhiên, việc theo dõi các luồng trở lại sao chổi mẹ của chúng không hề dễ dàng, vì các luồng di chuyển, đan xen vào và ra khỏi quỹ đạo của Trái đất và lan rộng ra theo thời gian. Các trận mưa sao băng thường xuyên mà chúng ta quen thuộc nhất đến từ các luồng thiên thạch phân tán khá rộng; một số trận mưa sao băng định kỳ quen thuộc này có thể kéo dài hàng tuần khi Trái Đất di chuyển qua luồng rộng.
Tuy nhiên, khi một luồng thiên thạch vẫn còn tương đối trẻ, nó khá hẹp và khi nó di chuyển xung quanh, đôi khi Trái Đất sẽ đi qua nó, tạo ra một trận mưa sao băng. Những lần khác, Trái Đất sẽ bỏ lỡ nó.
Các mô phỏng máy tính đang gặp khó khăn trong việc giải thích chuyển động này của các luồng. Sau đó, Pilorz và Jenniskens nhận ra một điều mà khi nhìn lại có vẻ hiển nhiên.
"Trái ngược với quan niệm phổ biến, không phải mọi thứ trong hệ mặt trời đều quay quanh mặt trời", Pilorz nói trong tuyên bố. "Thay vào đó, mặt trời và các hành tinh đều quay quanh khối tâm chung của chúng, được các nhà khoa học gọi là trọng tâm của hệ mặt trời."
Mặt trời dường như lắc lư khi di chuyển quanh khối tâm này, nằm ngay bên ngoài mặt trời — khá gần nó, vì mặt trời chứa phần lớn khối lượng trong hệ mặt trời. Vị trí của khối tâm này thay đổi, khớp với quỹ đạo của các hành tinh, đặc biệt là hai hành tinh lớn nhất, Sao Mộc và Sao Thổ. Đây là nguyên lý tương tự cho phép các nhà thiên văn học sử dụng phép đo vận tốc xuyên tâm để khám phá ngoại hành tinh dựa trên cách một ngôi sao lắc lư quanh tâm khối lượng trong hệ thống của nó.
Khi Pilorz và Jenniskens đưa thực tế này vào mô phỏng của họ, họ thấy nó mô tả chính xác chuyển động và sự phân tán của các luồng thiên thạch khi chúng vòng quanh mặt trời.
Các thiên thạch trong luồng bụi sao chổi nhận được lực đẩy hấp dẫn, hoặc bị hãm lại, do tương tác với mặt trời lắc lư khi chúng bay gần nó. Pilorz so sánh nó với cách tàu vũ trụ có thể được tăng tốc trong hiệu ứng súng cao su hấp dẫn, hoặc bị chậm lại, trong bay ngang qua hành tinh.
Cặp đôi này cũng nhận thấy rằng, trong khi ở ngoài quỹ đạo của Sao Mộc, các thiên thạch trong luồng quay quanh tâm khối lượng của hệ mặt trời. Do đó, quỹ đạo của chúng được gọi là tâm khối lượng. Tuy nhiên, bên trong quỹ đạo của Sao Mộc, lực hấp dẫn của mặt trời đủ lớn để khiến các thiên thạch quay quanh mặt trời thay vì tâm khối lượng, do đó chúng trở thành tâm nhật.
"Các sao chổi chu kỳ dài dành phần lớn cuộc đời của chúng ở rất xa hệ mặt trời đến mức chúng cảm thấy lực kéo từ trọng tâm", Pilorz cho biết. "Nhưng cứ sau vài trăm năm, chúng lại lao vào quỹ đạo của Sao Mộc và chịu ảnh hưởng của Mặt trời".
Sự khác biệt tinh tế này dẫn đến sự thay đổi đột ngột trong chuyển động của các luồng.
"Chúng tôi phát hiện ra rằng hai bước nhảy trong mặt phẳng chuyển động, khi Mặt trời nắm quyền kiểm soát khi sao chổi tiến đến gần và sau đó lại trao quyền kiểm soát trở lại cho trọng tâm khi sao chổi di chuyển ra xa, đã tác động một lượng nhỏ đến độ nghiêng và nút của quỹ đạo", Pilorz cho biết. "Một lần nữa, nếu chúng ta xem xét mặt trời cố định ở trung tâm, thì lý do cho sự thay đổi này không rõ ràng."
Liên quan: Sao chổi: Mọi thứ bạn cần biết về 'những quả cầu tuyết bẩn' của không gian
Những câu chuyện liên quan:
— Mưa sao băng Lyrid 2025 làm say lòng những người ngắm sao với màn trình diễn cầu lửa ấn tượng (ảnh)
— Mưa sao băng và sao băng: Sự hình thành và lịch sử
— Các hành tinh trong hệ mặt trời, trật tự và sự hình thành: Hướng dẫn cuối cùng
Để kiểm tra mô hình này, Jenniskens đã đưa ra dự đoán rằng một trận mưa sao băng cụ thể sẽ quay trở lại khi Sao Mộc và Sao Thổ ở một số vị trí nhất định trên quỹ đạo tương ứng của chúng, lực hấp dẫn của chúng kéo tâm khối và mặt trời lắc lư theo một hướng nhất định để đẩy luồng sao cho nó cắt ngang đường đi của Trái đất.
"Chúng tôi đã đến Tây Ban Nha để cố gắng ghi lại một trong những trận mưa sao băng này và chứng kiến những gì được mô tả trong quá khứ là 'sao rơi vào lúc nửa đêm'", Jenniskens cho biết. "Toàn bộ trận mưa sao băng chỉ kéo dài 40 phút, nhưng có một thiên thạch sáng mỗi phút ở đỉnh điểm".
Chuyển động của Sao Mộc và Sao Thổ trên quỹ đạo của chúng — lần lượt kéo dài 12 và 29 năm — khiến trận mưa sao băng đặc biệt này quay trở lại sau mỗi 60 năm, Jenniskens và Pilorz phát hiện ra.
Trong hàng thiên niên kỷ hoặc lâu hơn, những luồng thiên thạch này sẽ phân tán giống như những luồng khác, trở nên rộng hơn. Điều này xảy ra vì luồng thiên thạch dài khi bao quanh mặt trời và các thiên thạch khác nhau chịu tác động hấp dẫn vào những thời điểm khác nhau, làm tăng phạm vi chuyển động quỹ đạo trong luồng, khiến luồng mở rộng hơn.
Nghiên cứu được công bố trực tuyến vào ngày 13 tháng 4 trên tạp chí Icarus.
