(Ảnh minh họa: AI)
Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Qian Shengbang, thuộc Trường Vật lý và Thiên văn, Đại học Vân Nam (Trung Quốc), đứng đầu đã xác định ba ngoại hành tinh tồn tại trong những quỹ đạo được cho là không thuận lợi để sống sót sau quá trình tiến hóa của sao chủ. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ (PNAS), với tiêu đề "Nghịch lý sống sót của các hành tinh có quỹ đạo gần quanh những ngôi sao thuộc nhóm khổng lồ đỏ đốt cháy heli".
Theo nghiên cứu, giống như Mặt Trời, phần lớn các ngôi sao tạo ra ánh sáng và nhiệt thông qua phản ứng nhiệt hạch chuyển hydro thành heli trong lõi. Khi nguồn hydro ở lõi cạn kiệt, ngôi sao sẽ trải qua những thay đổi lớn về cấu trúc và dần giãn nở thành sao khổng lồ đỏ. Trong giai đoạn này, thể tích ngôi sao có thể tăng lên hàng trăm nghìn, thậm chí hàng triệu lần so với ban đầu. Những hành tinh ở gần phải đối mặt với nguy cơ bị lớp khí quyển đang giãn nở của sao chủ nuốt chửng hoặc bị lực thủy triều làm thu hẹp quỹ đạo, cuối cùng rơi vào ngôi sao.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã xác định ba ngoại hành tinh có tên 24 Boo b, HD 12648 b và TYC 4282-605-1 b vẫn tồn tại, mặc dù các mô hình tiến hóa cho thấy quỹ đạo hiện tại của chúng nằm trong vùng mà sao chủ từng giãn nở tới. Để xác định trạng thái tiến hóa của các ngôi sao, nhóm nghiên cứu phân tích những biến đổi rất nhỏ trong độ sáng của chúng từ dữ liệu vệ tinh, kết hợp phương pháp địa chấn học sao. Phương pháp này nghiên cứu các dao động bên trong ngôi sao thông qua những biến thiên độ sáng quan sát được, qua đó giúp xác định cấu trúc và giai đoạn tiến hóa của chúng.
Kết quả cho thấy cả ba ngôi sao chủ đều đã vượt qua giai đoạn sao khổng lồ đỏ và bước vào giai đoạn đốt cháy heli trong lõi, thường được gọi là giai đoạn sao khổng lồ đỏ thuộc nhóm red clump. Đây là thông tin quan trọng bởi những ngôi sao đang giãn nở thành sao khổng lồ đỏ và những ngôi sao đã chuyển sang giai đoạn đốt cháy heli trong lõi có thể có đặc điểm quan sát tương đối giống nhau.
(Ảnh: Qian Shengbang/Global Times)
Sau khi xác định giai đoạn tiến hóa, các nhà khoa học sử dụng mô hình máy tính để tái dựng kích thước cực đại mà ba ngôi sao từng đạt tới, rồi so sánh với quỹ đạo hiện tại của các hành tinh. Kết quả cho thấy cả ba ngoại hành tinh đều nằm trong vùng mà theo tính toán, chúng đáng lẽ đã bị sao chủ nuốt chửng trong quá khứ. Đáng chú ý, hành tinh 24 Boo b quay quanh sao chủ 24 Boötis với chu kỳ khoảng 30 ngày, ở khoảng cách chỉ bằng 18-19% khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời. Đây là ngoại hành tinh có quỹ đạo gần sao chủ nhất từng được biết đến trong nhóm các hành tinh quay quanh sao khổng lồ đỏ đang đốt cháy heli trong lõi.
Hai hành tinh còn lại là HD 12648 b và TYC 4282-605-1 b có chu kỳ quỹ đạo lần lượt khoảng 134 ngày và 102 ngày. Cả hai cũng được xác định nằm trong vùng nguy hiểm theo mô hình giãn nở trước đây của sao chủ.
Nhóm nghiên cứu cho rằng kết quả đặt ra một "nghịch lý sống sót", cho thấy các mô hình hiện tại có thể chưa phản ánh đầy đủ những tương tác phức tạp giữa sao chủ và các hành tinh trong quá trình tiến hóa. Các nhà khoa học đang xem xét một số khả năng giải thích, trong đó có việc sao chủ từng tương tác hoặc hợp nhất với một ngôi sao đồng hành, làm thay đổi quá trình giãn nở. Một giả thuyết khác là sao chủ từng nuốt chửng một hành tinh ở quỹ đạo gần hơn, qua đó ảnh hưởng đến quỹ đạo của hành tinh còn tồn tại. Tuy nhiên, đây mới là những cơ chế có thể được xem xét, chưa phải kết luận đã được chứng minh.
Gợi mở nghiên cứu về tương lai của Trái Đất
Phát hiện trên cũng thu hút sự chú ý vì có liên quan đến những câu hỏi về tương lai của Hệ Mặt Trời.
Theo các mô hình thiên văn, sau vài tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ cạn dần hydro trong lõi và bước vào giai đoạn sao khổng lồ đỏ. Khi đó, kích thước Mặt Trời sẽ tăng mạnh, gây ra những biến đổi sâu sắc đối với các hành tinh ở vùng trong Hệ Mặt Trời.
Các lý thuyết hiện nay cho rằng Trái Đất có nguy cơ rất lớn bị Mặt Trời đang giãn nở nuốt chửng. Ngay cả trước thời điểm đó, sự gia tăng độ sáng và nhiệt lượng của Mặt Trời cũng sẽ khiến điều kiện trên Trái Đất thay đổi nghiêm trọng.
Tuy nhiên, Giáo sư Qian nhấn mạnh phát hiện ba ngoại hành tinh không trực tiếp làm thay đổi những dự báo hiện tại về số phận Trái Đất. Theo ông, ý nghĩa quan trọng của nghiên cứu nằm ở việc cho thấy quá trình tương tác giữa các ngôi sao già và hành tinh có thể phức tạp hơn những gì các mô hình hiện nay mô tả.
Việc xác định thêm những hành tinh tồn tại trong vùng từng chịu ảnh hưởng của quá trình giãn nở sao chủ có thể giúp các nhà khoa học kiểm tra, điều chỉnh và hoàn thiện các mô hình tiến hóa sao cũng như quỹ đạo hành tinh. Nghiên cứu đồng thời mở ra hướng tìm hiểu những điều kiện vật lý có thể cho phép một số hành tinh tồn tại sau các giai đoạn biến đổi mạnh của sao chủ.
Bình luận (0)