Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà thiên văn học cho rằng các hành tinh có thể tồn tại trong quỹ đạo xa ngôi sao của chúng và đề xuất một quá trình gồm hai bước: tương tác với ngôi sao hoặc các hành tinh bên trong đẩy nó ra khỏi hệ thống bên trong, và sau đó một ngôi sao đi qua sẽ ổn định quỹ đạo để giữ cho nó bị ràng buộc. Một kịch bản như vậy có thể giải thích giả thuyết về ‘Hành tinh số 9’ trong hệ mặt trời của chúng ta. Các nhà thiên văn học hiện đã xác nhận rằng một hệ sao đôi, HD 106906, có một hành tinh nằm trong một quỹ đạo bị ràng buộc, rất lệch tâm.
Các nhà thiên văn vẫn đang tìm kiếm giả thuyết “Hành tinh số 9” ở vùng xa xôi của hệ mặt trời, nhưng một hành tinh ngoại cách Trái đất 336 năm ánh sáng ngày càng trông giống Hành tinh số 9 trong hệ sao của nó.
Hành tinh Chín, có khả năng lớn gấp 10 lần Trái đất và quay quanh sao Hải Vương trong quỹ đạo rất lệch tâm về mặt trời, được đề xuất vào năm 2012 để giải thích sự nhiễu loạn trong quỹ đạo của các hành tinh lùn ngay bên ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương, được gọi là các vật thể tách rời Vành đai Kuiper. Nó vẫn chưa được tìm thấy, nếu nó tồn tại.
Một hành tinh ngoài hệ mặt trời kỳ lạ tương tự đã được phát hiện ở cách xa ngôi sao HD 106906 vào năm 2013, hành tinh tách biệt rộng duy nhất được biết đến. Mặc dù nặng hơn nhiều so với khối lượng dự đoán của Hành tinh số Chín – có lẽ gấp 11 lần khối lượng Sao Mộc, hay 3.500 lần khối lượng Trái đất – nhưng nó cũng đang ngồi ở một vị trí rất bất ngờ, phía trên mặt phẳng bụi của hệ hành tinh. và nghiêng một góc khoảng 21 độ.
Cho đến nay, câu hỏi lớn đặt ra là liệu hành tinh, được gọi là HD 106906 b, có nằm trong quỹ đạo liên kết vĩnh viễn với ngôi sao đôi – chỉ mới 15 triệu năm tuổi so với 4,5 tỷ năm tuổi của mặt trời của chúng ta hay không – – hoặc cho dù nó đang trên đường ra khỏi hệ thống hành tinh, sẽ không bao giờ quay trở lại.
Trong một bài báo xuất hiện ngày 10 tháng 12 trên Tạp chí Thiên văn (Astronomical Journal), các nhà thiên văn học cuối cùng đã trả lời câu hỏi đó. Bằng cách theo dõi chính xác vị trí của hành tinh trong 14 năm, họ xác định rằng nó có khả năng bị ràng buộc với ngôi sao trong một quỹ đạo rất lệch tâm 15.000 năm, khiến nó trở thành người anh em họ xa của Hành tinh số 9.
Meiji Nguyen, một sinh viên mới tốt nghiệp Đại học UC Berkeley và là tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: Nếu nó nằm trong một quỹ đạo rất lệch tâm xung quanh hệ nhị phân, “Điều này đặt ra câu hỏi làm thế nào mà các hành tinh này lại đi ra khỏi đó với những khoảng cách lớn như vậy”. “Chúng đã phân tán từ bên trong hệ mặt trời? Hay chúng hình thành ở ngoài đó?”
Theo tác giả cao cấp Paul Kalas, Đại học California, Berkeley, trợ giảng của giáo sư thiên văn học, sự tương đồng với quỹ đạo của Hành tinh số 9 được đề xuất cho thấy rằng những hành tinh xa xôi như vậy thực sự có thể tồn tại và chúng có thể hình thành trong vòng hàng chục triệu năm đầu tiên của cuộc đời một ngôi sao. Và dựa trên những khám phá gần đây khác của nhóm nghiên cứu về HD 106906, hành tinh dường như ủng hộ một kịch bản mà các ngôi sao đi qua cũng đóng một vai trò nhất định.
Ông nói: “Một điều gì đó xảy ra rất sớm bắt đầu đá các hành tinh và sao chổi ra ngoài, và sau đó bạn có các ngôi sao đi ngang qua để ổn định quỹ đạo của chúng”. “Chúng tôi đang dần tích lũy bằng chứng cần thiết để hiểu được sự đa dạng của các hành tinh ngoài hệ mặt trời và điều đó liên quan như thế nào đến các khía cạnh khó hiểu của hệ mặt trời của chính chúng ta.”
Một ngôi sao trẻ, bụi bặm với một hành tinh kỳ lạ
HD 106906 là một hệ sao đôi nằm theo hướng của chòm sao Crux. Các nhà thiên văn đã nghiên cứu nó rộng rãi trong 15 năm qua vì đĩa bụi nổi bật của nó, có thể là những hành tinh đang sinh. Hệ mặt trời của chúng ta có thể trông giống như HD 106906 khoảng 4,5 tỷ năm trước khi các hành tinh hình thành trong đĩa xoáy của các mảnh vụn còn sót lại từ quá trình hình thành mặt trời.
Đáng ngạc nhiên là những hình ảnh về ngôi sao được chụp bởi Kính viễn vọng Magellan ở Chile vào năm 2013 cho thấy một hành tinh phát sáng từ nhiệt bên trong của chính nó và nằm ở một khoảng cách lớn bất thường so với hệ nhị phân: cách mặt trời 737 lần so với Trái đất (737 thiên văn đơn vị, hoặc AU). Nó cách xa hơn 25 lần so với sao Hải Vương so với mặt trời.
Kalas, người tìm kiếm các hành tinh và đĩa bụi xung quanh các ngôi sao trẻ, đồng dẫn đầu một nhóm sử dụng Máy chụp ảnh hành tinh Gemini trên Kính viễn vọng Nam Gemini để thu được những hình ảnh đầu tiên về đĩa mảnh vỡ của ngôi sao. Vào năm 2015, những quan sát này đã cung cấp bằng chứng khiến các nhà lý thuyết đề xuất rằng hành tinh hình thành gần với sao đôi và bị đuổi ra ngoài vì tương tác hấp dẫn với sao đôi. Bằng chứng: Đĩa bụi bên ngoài và vành đai sao chổi bên trong của các ngôi sao bị lệch, cho thấy rằng một thứ gì đó – hành tinh – đã làm xáo trộn tính đối xứng của chúng.
“Ý tưởng là mỗi khi hành tinh tiến đến gần nhất với sao đôi, nó sẽ khuấy động vật chất trong đĩa”, thành viên nhóm Robert De Rosa của Đài quan sát Nam Âu ở Santiago, Chile, người từng là UC cho biết. Berkeley nghiên cứu sinh sau tiến sĩ. “Vì vậy, mỗi khi hành tinh đi qua, nó sẽ cắt bớt đĩa và đẩy nó lên một bên. Kịch bản này đã được thử nghiệm với các mô phỏng của hệ thống này với hành tinh trên một quỹ đạo tương tự – đây là trước khi chúng ta biết quỹ đạo của hành tinh đã. “
Vấn đề như được chỉ ra bởi những người mô phỏng các tương tác hành tinh như vậy là một hành tinh thường sẽ bị loại khỏi hệ thống hoàn toàn, trở thành một hành tinh giả mạo. Một số tương tác khác, có lẽ với một ngôi sao đi qua, sẽ là cần thiết để ổn định quỹ đạo của một hành tinh lệch tâm như HD 106906 b.
Một kịch bản tương tự đã được đề xuất cho sự hình thành của Hành tinh số 9: rằng sự tương tác của nó với các hành tinh khổng lồ trong lịch sử hệ mặt trời của chúng ta sớm đã đẩy nó ra khỏi hệ mặt trời bên trong, sau đó các ngôi sao đi qua trong cụm địa phương của chúng ta ổn định quỹ đạo của nó.
Kalas đã đi tìm kiếm một ngôi sao bay như vậy cho HD 106906 b, và năm ngoái, anh và De Rosa, khi đó tại Đại học Stanford, đã báo cáo việc tìm thấy một số ngôi sao gần đó đã bị hệ hành tinh kéo dài 3 triệu năm trước đó, có lẽ cung cấp động lực cần thiết để ổn định quỹ đạo của hành tinh.
Bây giờ, với các phép đo chính xác về quỹ đạo của hành tinh từ năm 2004 đến 2018, Nguyen, de Rosa và Kalas đưa ra bằng chứng cho thấy hành tinh này rất có thể nằm trong quỹ đạo ổn định, nhưng rất hình elip xung quanh ngôi sao đôi của nó.
“Mặc dù mới chỉ có 14 năm quan sát, nhưng đáng ngạc nhiên là chúng tôi vẫn có thể lần đầu tiên bị hạn chế về quỹ đạo, xác nhận sự nghi ngờ của chúng tôi rằng nó rất lệch và hành tinh này cũng nằm trên quỹ đạo khoảng 15.000 năm . ” Nguyên cho biết. “Thực tế là kết quả của chúng tôi phù hợp với các dự đoán, theo tôi, là một bằng chứng mạnh mẽ cho thấy hành tinh này thực sự bị ràng buộc. Trong tương lai, một phép đo vận tốc xuyên tâm là cần thiết để xác nhận phát hiện của chúng tôi.”
Các phép đo quỹ đạo của nhóm khoa học đến từ việc so sánh dữ liệu thiên văn từ đài quan sát Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, nơi lập bản đồ chính xác vị trí của hàng tỷ ngôi sao và hình ảnh từ Kính viễn vọng Không gian Hubble. Vì Hubble phải che khuất ánh sáng chói từ sao đôi để nhìn thấy đĩa mảnh vỡ mờ hơn, các nhà thiên văn học không thể xác định chính xác vị trí của ngôi sao so với HD 106906 b. Dữ liệu Gaia cho phép nhóm nghiên cứu xác định vị trí của hành tinh chính xác hơn và do đó lập biểu đồ chuyển động của hành tinh so với hệ nhị phân từ năm 2004 đến năm 2018, ít hơn một phần nghìn chu kỳ quỹ đạo của nó.
“Chúng tôi có thể khai thác phép đo thiên văn cực kỳ chính xác từ Gaia để suy ra vị trí của ngôi sao chính trong hình ảnh qua Hubble của chúng tôi và sau đó việc đo vị trí của người bạn đồng hành khá đơn giản”, Nguyen nói.
Ngoài việc xác nhận quỹ đạo 15.000 năm của hành tinh, nhóm nghiên cứu còn phát hiện ra rằng quỹ đạo thực sự nghiêng nghiêm trọng hơn nhiều so với mặt phẳng của đĩa: từ 36 đến 44 độ. Ở lần tiếp cận gần nhất với hệ nhị phân, quỹ đạo hình elip của nó sẽ cách các ngôi sao không quá 500 AU, ngụ ý rằng nó không ảnh hưởng đến các hành tinh bên trong cũng được nghi ngờ là một phần của hệ. Đó cũng là trường hợp của Hành tinh số Chín, hành tinh này không quan sát thấy bất kỳ hành tinh nào trong tám hành tinh của Mặt trời.
“Điều tôi thực sự nghĩ khiến HD 106906 trở nên độc đáo là nó là hành tinh ngoài hành tinh duy nhất mà chúng ta biết được chụp ảnh trực tiếp, được bao quanh bởi một đĩa mảnh vỡ, lệch so với hệ thống của nó và được tách biệt rộng rãi”, Nguyen nói. “Đây là điều khiến nó trở thành ứng cử viên duy nhất mà chúng tôi đã tìm thấy cho đến nay có quỹ đạo tương tự như Hành tinh số 9 giả định.”
Công trình được hỗ trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (AST-1518332) và Cơ quan Quản lý Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NNX15AC89G, NNX15AD95G, HST-GO-14670 / NAS5-26555). Công trình này được hưởng lợi từ mạng lưới điều phối nghiên cứu Nexus cho Khoa học Hệ thống Hành tinh (NExSS) của NASA do Ban Giám đốc Sứ mệnh Khoa học của NASA tài trợ.
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học California – Berkeley cung cấp . Bản gốc do Robert Sanders viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Đa phương tiện liên quan :
Tham khảo Tạp chí :