Exoplanet dường như biến mất trong các quan sát mới nhất của Hubble

Những gì các nhà thiên văn học nghĩ là một hành tinh nằm ngoài hệ mặt trời của chúng ta giờ đây dường như đã biến mất khỏi tầm nhìn. Mặc dù điều này xảy ra trong khoa học viễn tưởng, chẳng hạn như hành tinh nhà Krypton của Superman bùng nổ, các nhà thiên văn học đang tìm kiếm một lời giải thích hợp lý.

Một cách giải thích được đặt ra, thay vì là một vật thể hành tinh có kích thước đầy đủ, được chụp lần đầu tiên vào năm 2004, mà thay vào đó nó có thể là một đám mây bụi mở rộng và rộng lớn được tạo ra trong một vụ va chạm giữa hai cơ thể lớn quay quanh ngôi sao sáng gần đó Fomalhaut. Các quan sát tiếp theo tiềm năng có thể xác nhận kết luận phi thường này.

“Những va chạm này là cực kỳ hiếm và vì vậy đây là một vấn đề lớn mà chúng ta thực sự có thể nhìn thấy,” András Gáspár của Đại học Arizona, Tucson chia sẻ: “Chúng tôi tin rằng chúng tôi đã ở đúng nơi, đúng thời điểm để chứng kiến ​​một sự kiện khó xảy ra như vậy với Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA.”

“Hệ thống Fomalhaut là phòng thí nghiệm thử nghiệm cuối cùng cho tất cả các ý tưởng của chúng tôi về cách các ngoại hành tinh và hệ sao phát triển”, George Rieke thuộc Đài quan sát Steward của Đại học Arizona nói thêm. “Chúng tôi có bằng chứng về sự va chạm như vậy trong các hệ thống khác, nhưng không có cường độ nào được quan sát thấy trong hệ mặt trời của chúng tôi. Đây là bản kế hoạch về cách các hành tinh phá hủy lẫn nhau.”

Đối tượng, được gọi là Fomalhaut b, được công bố lần đầu tiên vào năm 2008 dựa trên dữ liệu được lấy vào năm 2004 và 2006. Nó có thể thấy rõ trong vài năm quan sát của Hubble cho thấy đó là một dấu chấm di chuyển. Cho đến lúc đó, bằng chứng cho các ngoại hành tinh hầu như đã được suy luận thông qua các phương pháp phát hiện gián tiếp, chẳng hạn như sự rung chuyển sao ngược tinh tế, và bóng tối từ các hành tinh đi qua phía trước các ngôi sao của chúng.

Tuy nhiên, không giống như các ngoại hành tinh được tạo hình trực tiếp khác, các câu đố dai dẳng nảy sinh với Fomalhaut b từ rất sớm. Vật thể này sáng bất thường trong ánh sáng khả kiến nhưng không có bất kỳ dấu vết nhiệt hồng ngoại nào có thể phát hiện được. Các nhà thiên văn học phỏng đoán rằng độ sáng tăng thêm đến từ một lớp vỏ hoặc vòng bụi khổng lồ bao quanh hành tinh có thể liên quan đến va chạm. Quỹ đạo của Fomalhaut b cũng xuất hiện bất thường, có thể rất lập dị.

Gáspár nói: “Nghiên cứu của chúng tôi, đã phân tích tất cả dữ liệu Hubble lưu trữ có sẵn trên Fomalhaut đã tiết lộ một số đặc điểm cùng nhau vẽ nên một bức tranh mà vật thể có kích thước hành tinh có thể chưa từng tồn tại ở nơi đầu tiên”.

Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng chiếc đinh cuối cùng trong quan tài xuất hiện khi phân tích dữ liệu của họ về hình ảnh Hubble được chụp vào năm 2014 cho thấy vật thể đã biến mất, khiến họ không tin. Thêm vào bí ẩn là những hình ảnh trước đó cho thấy vật thể liên tục mờ dần theo thời gian. “Rõ ràng, Fomalhaut b đang làm những việc mà một hành tinh chân thật không nên làm”, Gáspár nói.

Giải thích là Fomalhaut b đang dần mở rộng từ vụ đập phá đã thổi một đám mây bụi tiêu tan vào không gian. Có tính đến tất cả các dữ liệu có sẵn, Gáspár và Rieke nghĩ rằng vụ va chạm xảy ra không quá lâu trước những quan sát đầu tiên được thực hiện vào năm 2004. Đến bây giờ, đám mây mảnh vụn bao gồm các hạt bụi khoảng 1 micron (1/50 đường kính của một sợi tóc) nằm dưới giới hạn phát hiện của Hubble. Đám mây bụi được ước tính đã mở rộng đến kích thước lớn hơn quỹ đạo Trái đất quanh Mặt trời của chúng ta.

Điều gây nhiễu không kém là nhóm nghiên cứu báo cáo rằng vật thể có nhiều khả năng trên một lối thoát hơn là trên quỹ đạo hình elip như mong đợi đối với các hành tinh. Điều này dựa trên các nhà nghiên cứu bổ sung các quan sát sau này vào các sơ đồ quỹ đạo từ dữ liệu trước đó. “Một đám mây bụi khổng lồ được tạo ra gần đây trải qua các lực bức xạ đáng kể từ ngôi sao trung tâm Fomalhaut sẽ được đặt trên một quỹ đạo như vậy”, Gáspár nói. “Mô hình của chúng tôi tự nhiên có thể giải thích tất cả các tham số độc lập có thể quan sát được của hệ thống: tốc độ mở rộng, độ mờ dần và quỹ đạo của nó.”

Bởi vì Fomalhaut b hiện đang ở trong một vòng các mảnh vụn băng giá bao quanh ngôi sao nên các vật thể va chạm có thể sẽ là hỗn hợp của băng và bụi giống như các sao chổi tồn tại trong vành đai Kuiper ở rìa ngoài của hệ mặt trời. Gáspár và Rieke ước tính rằng mỗi một trong các sao chổi giống như cơ quan đo khoảng 125 dặm (200 km) trên (khoảng một nửa kích thước của tiểu hành tinh Vesta).

Theo các tác giả, mô hình của họ giải thích tất cả các đặc điểm quan sát được của Fomalhaut b. Mô hình động lực học tinh vi bụi được thực hiện trên một cụm máy tính tại Đại học Arizona cho thấy một mô hình như vậy có thể phù hợp về mặt định lượng tất cả các quan sát. Theo tính toán của tác giả, hệ thống Fomalhaut nằm cách Trái đất khoảng 25 năm ánh sáng có thể trải nghiệm một trong những sự kiện này chỉ sau mỗi 200.000 năm.

Gáspár và Rieke – cùng với các thành viên khác của một nhóm mở rộng – cũng sẽ quan sát hệ thống Fomalhaut với Kính viễn vọng Không gian James Webb sắp tới của NASA trong năm đầu tiên hoạt động khoa học. Nhóm nghiên cứu sẽ trực tiếp chụp ảnh các vùng ấm bên trong của hệ thống sẽ giúp chúng ta lần đầu tiên giải quyết không gian thành phần vành đai tiểu hành tinh khó nắm bắt của một hệ hành tinh ngoài hệ mặt trời. Nhóm nghiên cứu cũng sẽ tìm kiếm các hành tinh chân thực quay quanh Fomalhaut có thể được điêu khắc một cách hấp dẫn ở đĩa bên ngoài. Họ cũng sẽ phân tích thành phần hóa học của đĩa.

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi NASA / Goddard Space Flight Center. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Đa phương tiện liên quan:

Video trên YouTube: Bộ phim Hubble chụp va chạm tiền tệ trong hệ thống sao Fomalhaut

Tạp chí tham khảo:

András Gáspár, George H. Rieke. Dữ liệu và mô hình hóa HST mới cho thấy một vụ va chạm hành tinh lớn xung quanh Fomalhaut. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, ngày 20 tháng 4 năm 2020; DOI: 10.1073 / pnas.1912506117