Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà thiên văn học lần đầu tiên đã chứng kiến các chuyển động khí 3D trong một đĩa hình thành hành tinh. Tại ba vị trí trong đĩa xung quanh một ngôi sao trẻ có tên HD 163296, khí đang chảy như thác nước vào những khoảng trống rất có thể do các hành tinh hình thành. Những dòng khí này đã được dự đoán từ lâu và sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến thành phần hóa học của khí quyển hành tinh.
Nơi sinh của các hành tinh là những chiếc đĩa được tạo ra từ khí và bụi. Các nhà thiên văn học nghiên cứu những cái gọi là đĩa hình thành hành tinh này để hiểu các quá trình hình thành hành tinh. Hình ảnh đẹp của các đĩa được tạo ra với Atacama Large Millimét / Subillim Array (ALMA) về các khoảng trống và vòng đặc trưng trong bụi, có thể do các hành tinh trẻ sơ sinh gây ra.
Để có được sự chắc chắn hơn rằng những khoảng trống này thực sự là do các hành tinh gây ra và để có cái nhìn đầy đủ hơn về sự hình thành hành tinh, các nhà khoa học đã phải nghiên cứu khí trong các đĩa ngoài bụi. 99 phần trăm khối lượng của một đĩa xuất hiện đầu tiên là khí, trong đó thành phần sáng nhất là khí carbon monoxide (CO) phát ra ở ánh sáng bước sóng milimet rất đặc biệt mà ALMA có thể quan sát được.
Năm ngoái, hai nhóm các nhà thiên văn học đã trình diễn một kỹ thuật săn tìm hành tinh mới bằng cách sử dụng loại khí này. Họ đã đo vận tốc khí CO quay trong đĩa xung quanh ngôi sao trẻ HD 163296. Rối loạn cục bộ trong chuyển động của khí cho thấy ba mô hình giống như hành tinh trong đĩa.
Trong nghiên cứu mới này, tác giả chính Richard Teague từ Đại học Michigan và nhóm của ông đã sử dụng dữ liệu ALMA độ phân giải cao mới từ Cấu trúc đĩa tại Dự án Độ phân giải góc cao (DSHARP) để nghiên cứu chi tiết hơn về tốc độ của khí.
Với dữ liệu độ trung thực cao từ chương trình này, các tác giả có thể đo vận tốc của khí theo ba hướng thay vì chỉ một hướng và lần đầu tiên họ đã đo chuyển động của khí quay quanh ngôi sao, hướng tới hoặc ra xa ngôi sao, điều chỉnh lên hoặc xuống trong đĩa.
Dòng khí độc đáo
Teague và các đồng nghiệp của ông đã nhìn thấy khí di chuyển từ các lớp trên xuống giữa đĩa ở ba vị trí khác nhau. Những gì rất có thể xảy ra là một hành tinh trên quỹ đạo xung quanh ngôi sao đẩy khí và bụi sang một bên đã mở ra một khoảng cách lớn. Khí ở trên khe hở sau đó sụp đổ vào nó như một thác nước, gây ra một luồng khí quay trong đĩa.
Đây là bằng chứng tốt nhất cho đến nay rằng có những hành tinh thực sự được hình thành vào khoảng HD 163296. Nhưng các nhà thiên văn học không thể nói chắc chắn một trăm phần trăm rằng các luồng khí là do các hành tinh gây ra. Ví dụ, từ trường của ngôi sao cũng có thể gây nhiễu trong khí. Chỉ có một quan sát trực tiếp các hành tinh có thể loại trừ các lựa chọn khác. Nhưng mô hình của các luồng khí này là duy nhất và rất có khả năng chúng chỉ có thể được gây ra bởi các hành tinh.
Vị trí của ba hành tinh được dự đoán trong nghiên cứu này tương ứng với kết quả từ năm ngoái: chúng có khả năng nằm ở 87, 140 và 237 AU. (Một đơn vị thiên văn – AU – là khoảng cách trung bình từ Trái đất đến Mặt trời.) Hành tinh gần nhất với HD 163296 được tính bằng một nửa khối lượng của Sao Mộc, hành tinh giữa là khối lượng Sao Mộc và hành tinh xa nhất là lớn gấp đôi sao Mộc.
Hành tinh khí quyển
Các luồng khí từ bề mặt tới mặt phẳng giữa của đĩa tiền đạo đã được các mô hình lý thuyết dự đoán sẽ tồn tại từ cuối những năm 90. Nhưng đây là lần đầu tiên chúng được quan sát thấy. Chúng không chỉ có thể được sử dụng để phát hiện các hành tinh trẻ sơ sinh mà chúng còn định hình sự hiểu biết của chúng ta về cách các hành tinh khí khổng lồ có được bầu khí quyển của chúng.
Các hành tinh hình thành trong lớp giữa của đĩa, cái gọi là trung gian. Đây là một nơi lạnh lẽo, được che chắn khỏi bức xạ từ ngôi sao. Các nhà khoa học nghĩ rằng những khoảng trống gây ra bởi các hành tinh mang lại khí ấm hơn từ các lớp bên ngoài hoạt động hóa học hơn của đĩa và khí này sẽ tạo thành bầu khí quyển của hành tinh.
Teague và nhóm của ông không ngờ rằng họ sẽ có thể thấy hiện tượng này. “Đĩa xung quanh HD 163296 là đĩa sáng nhất và lớn nhất chúng ta có thể thấy với ALMA,” Teague nói. “Nhưng thật bất ngờ khi thực sự thấy những luồng khí này rõ ràng đến vậy. Các đĩa dường như năng động hơn nhiều so với chúng tôi nghĩ.”
Điều này cho chúng ta một bức tranh hoàn chỉnh hơn về sự hình thành hành tinh so với những gì chúng ta từng mơ ước”. Bằng cách mô tả các dòng chảy này, chúng ta có thể xác định cách các hành tinh như Sao Mộc được sinh ra và mô tả thành phần hóa học của chúng khi sinh. Chúng ta có thể sử dụng nó để theo dõi vị trí sinh của các hành tinh này, vì chúng có thể di chuyển trong quá trình hình thành.
Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia là một cơ sở của Quỹ khoa học quốc gia, được vận hành theo thỏa thuận hợp tác của Associated University, Inc.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :