Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà vật lý thiên văn đã chỉ ra rằng exoplanet WASP-12b, nằm cách xa 600 năm ánh sáng đang xoay tròn theo hướng hủy diệt nhất định trong khoảng 3 triệu năm.
Trái đất cam chịu – nhưng không phải trong 5 tỷ năm. Hành tinh của chúng ta sẽ bị rang khi mặt trời của chúng ta mở rộng và trở thành một ngôi sao khổng lồ đỏ nhưng ngoại hành tinh WASP-12b, nằm cách chòm sao Auriga 600 năm ánh sáng chỉ còn chưa đến một phần nghìn thời gian đó: 3 triệu năm tương đối mờ nhạt.
Một nhóm các nhà vật lý thiên văn do Princeton dẫn đầu đã chỉ ra rằng WASP-12b đang quay vòng về phía ngôi sao chủ của nó, hướng tới sự hủy diệt nhất định. Bài viết của họ xuất hiện vào ngày 27 tháng 12 năm 2019, số phát hành của Tạp chí Vật lý thiên văn .
WASP-12b được biết đến như một “Sao Mộc nóng”, một hành tinh khí khổng lồ như hành tinh láng giềng của chúng ta nhưng rất gần với ngôi sao của chính nó, quay quanh mặt trời chỉ trong 26 giờ. (Ngược lại, chúng ta mất 365 ngày để quay quanh quỹ đạo và thậm chí Sao Thủy, hành tinh trong cùng của hệ mặt trời của chúng ta mất 88 ngày.)
Joshua Winn, giáo sư khoa học vật lý thiên văn cho biết: “Kể từ khi phát hiện ra ‘Sao Mộc nóng’ đầu tiên vào năm 1995 – một khám phá được công nhận với giải thưởng Nobel Vật lý năm nay – chúng tôi đã tự hỏi bao lâu các hành tinh như vậy có thể tồn tại. Chúng tôi khá chắc chắn rằng chúng không thể tồn tại mãi mãi. Các tương tác hấp dẫn mạnh mẽ giữa hành tinh và ngôi sao sẽ khiến hành tinh này xoắn ốc vào trong và bị phá hủy nhưng không ai có thể đoán được điều này sẽ kéo dài bao lâu, là hàng tỷ hoặc hàng nghìn tỷ. Bây giờ chúng tôi đã đo được tỷ lệ trong ít nhất một hệ thống – đó là hàng triệu năm – chúng tôi có manh mối mới về hành vi của các ngôi sao như các vật thể lỏng. “
Vấn đề là khi WASP-12b quay quanh ngôi sao của nó, hai cơ thể gây ra lực hấp dẫn cho nhau, làm “thủy triều” giống như thủy triều được nâng lên bởi mặt trăng trên Trái đất.
Trong ngôi sao, những sóng thủy triều này khiến ngôi sao bị biến dạng nhẹ và dao động. Do ma sát, những sóng này sụp đổ và dao động chết dần, một quá trình chuyển đổi dần dần năng lượng quỹ đạo của hành tinh thành nhiệt trong ngôi sao.
Ma sát liên quan đến thủy triều cũng tác động một lực hấp dẫn lên hành tinh khiến hành tinh này xoắn ốc vào bên trong. Đo quỹ đạo của hành tinh đang co lại nhanh như thế nào cho thấy ngôi sao tiêu tán năng lượng quỹ đạo nhanh đến mức nào cung cấp cho các nhà vật lý thiên văn những manh mối về bên trong các ngôi sao.
Nếu chúng ta có thể tìm thấy nhiều hành tinh như WASP-12b có quỹ đạo đang phân rã, chúng ta sẽ có thể tìm hiểu về sự tiến hóa và số phận cuối cùng của các hệ thống ngoại hành tinh. Mặc dù hiện tượng này đã được dự đoán cho các hành tinh khổng lồ gần gũi như WASP-12b trong quá khứ, đây là lần đầu tiên chúng tôi bắt được quá trình này trong hành động.
Một trong những người đầu tiên đưa ra dự đoán đó là Frederic Rasio, Giáo sư Vật lý và Thiên văn học Joseph Cummings tại Đại học Tây Bắc, người không tham gia vào công việc của Yee và Winn chia sẻ thêm: “Tất cả chúng ta đã chờ đợi gần 25 năm để hiệu ứng này được phát hiện một cách quan sát. Ý nghĩa của khoảng thời gian ngắn được đo cho sự phân rã quỹ đạo cũng rất quan trọng. Đặc biệt, điều đó có nghĩa là phải có nhiều sao Mộc nóng hơn đã đi hết con đường này. Khi họ đến giới hạn Roche – giới hạn phá vỡ thủy triều đối với một vật thể trên quỹ đạo tròn – Vỏ bọc của chúng có thể bị tước đi để lộ lõi đá trông giống như siêu trái đất (hoặc có thể là một sao Hải Vương nhỏ nếu chúng có thể giữ lại một chút vỏ bọc). “
Rasio cũng chỉnh sửa Astrophysical Journal Letters , tạp chí mà bài báo mới xuất hiện. Các nhà nghiên cứu ban đầu đã gửi bài báo của họ cho một tạp chí chị em ít uy tín hơn cũng được xuất bản bởi Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ nhưng Rasio đã chuyển hướng nó đến ApJ Letters vì “ý nghĩa đặc biệt lớn” của nghiên cứu. Một phần công việc của tôi là đảm bảo rằng tất cả các khám phá mới được trình bày trong các bản thảo được gửi đến Tạp chí AAS đều được xem xét để xuất bản trong ApJ Letters. Trong trường hợp này, nó là một kẻ không có trí tuệ.
WASP-12b được phát hiện vào năm 2008 thông qua phương pháp vận chuyển trong đó các nhà thiên văn học quan sát thấy một giọt nước nhỏ trong độ sáng của một ngôi sao khi hành tinh đi qua phía trước nó mỗi khi nó hoàn thành một quỹ đạo. Kể từ khi phát hiện ra khoảng thời gian giữa các lần giảm liên tiếp đã rút ngắn 29 mili giây mỗi năm – một quan sát lần đầu tiên được ghi nhận vào năm 2017 bởi đồng tác giả Kishore Patra, sau đó là một sinh viên tại Viện Công nghệ Massachusetts.
Sự rút ngắn nhẹ đó có thể gợi ý rằng quỹ đạo của hành tinh đang bị thu hẹp nhưng có những cách giải thích khác: Nếu quỹ đạo của WASP-12b có hình bầu dục hơn hình tròn ví dụ những thay đổi rõ ràng trong thời kỳ quỹ đạo có thể được gây ra bởi sự thay đổi hướng của quỹ đạo.
Cách để chắc chắn nếu quỹ đạo thực sự rút ngắn là xem hành tinh biến mất đằng sau ngôi sao của nó được gọi là huyền bí. Nếu quỹ đạo chỉ thay đổi hướng của nó, thời gian quỹ đạo thực tế sẽ không thay đổi vì vậy nếu quá trình chuyển đổi xảy ra nhanh hơn dự kiến, sự huyền bí sẽ xảy ra chậm hơn. Nhưng nếu quỹ đạo thực sự phân rã, thời gian của cả quá cảnh và huyền bí sẽ dịch chuyển theo cùng một hướng.
Trong hai năm qua, các nhà nghiên cứu đã thu thập thêm dữ liệu, bao gồm các quan sát huyền bí mới được thực hiện với Kính thiên văn vũ trụ Spitzer.
Những dữ liệu mới này hỗ trợ mạnh mẽ cho kịch bản phân rã quỹ đạo cho phép chúng ta nói chắc chắn rằng hành tinh này thực sự đang quay về phía ngôi sao của nó. Điều này xác nhận các dự đoán lý thuyết lâu dài và dữ liệu gián tiếp cho thấy rằng các sao Mộc nóng cuối cùng sẽ bị phá hủy trong quá trình này.
Phát hiện này sẽ giúp các nhà lý thuyết hiểu được hoạt động bên trong của các ngôi sao và diễn giải các dữ liệu khác liên quan đến tương tác thủy triều. Nó cũng cho chúng ta biết về thời gian sống của các sao Mộc nóng bỏng, một manh mối có thể giúp làm sáng tỏ sự hình thành của các hành tinh kỳ lạ và bất ngờ này.
Quỹ đạo của WASP-12b đang phân rã bởi Samuel W. Yee, Joshua N. Winn, Heather A. Knutson, Kishore C. Patra, Shreyas Vissapragada, Michael M. Zhang, Matthew J. Holman, Avi Shporer và Jason T . Wright, xuất hiện vào ngày 27 tháng 12 năm 2019, số ra của Tạp chí Vật lý thiên văn. Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Đại học Princeton, Quỹ Heising-Simons, NASA Solar Systems cấp NNX14AD22G, Đại học bang Pennsylvania, Đại học Khoa học Eberly và Hiệp hội tài trợ không gian Pennsylvania. Các tác giả mong muốn nhận ra và thừa nhận vai trò văn hóa và sự tôn kính rất có ý nghĩa mà đỉnh Maunakea luôn có trong cộng đồng Hawaii bản địa: “Chúng tôi may mắn nhất có cơ hội thực hiện các quan sát từ ngọn núi này.”
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Princeton . Bản gốc được viết bởi Liz Fuller-Wright. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :