Nếu có một thứ như album ảnh vũ trụ, nó có thể bao gồm các bức ảnh chụp nhanh về các đĩa khí và bụi giống như bánh kếp, xoay quanh các ngôi sao mới hình thành trên khắp Ngân Hà. Được gọi là đĩa hình thành hành tinh, chúng được cho là một đặc điểm tồn tại trong thời gian ngắn xung quanh hầu hết, nếu không muốn nói là tất cả, các ngôi sao trẻ, cung cấp nguyên liệu thô để hình thành các hành tinh.
Hình minh họa này cho thấy một ngôi sao có khối lượng thấp hơn được bao quanh bởi đĩa khí và bụi hình thành hành tinh của nó. Quá trình hình thành hành tinh sẽ khiến các khoảng trống, không được hiển thị trong hình minh họa này, xuất hiện trong đĩa. Các luồng gần trung tâm cho thấy vật chất từ đĩa vẫn đang rơi xuống ngôi sao. Tín dụng: NASA/CXC/M. Weiss
Hầu hết các vườn ươm hành tinh này đều tồn tại trong thời gian ngắn, thường chỉ kéo dài khoảng 10 triệu năm—một sự tồn tại thoáng qua theo tiêu chuẩn vũ trụ. Giờ đây, trong một phát hiện đáng ngạc nhiên, các nhà nghiên cứu tại Đại học Arizona đã phát hiện ra rằng các đĩa có thể tô điểm cho các ngôi sao chủ của chúng lâu hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây, miễn là các ngôi sao đó nhỏ—bằng một phần mười khối lượng của mặt trời hoặc nhỏ hơn.
Trong một bài báo được công bố trên Tạp chí Astrophysical Letters, một nhóm nghiên cứu do Feng Long thuộc Phòng thí nghiệm Mặt trăng và Hành tinh của Đại học Alberta, thuộc Khoa Khoa học, dẫn đầu đã báo cáo một quan sát chi tiết về một đĩa tiền hành tinh ở độ tuổi chín muồi là 30 triệu năm. Trình bày phân tích hóa học chi tiết đầu tiên về một đĩa tồn tại lâu dài bằng Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA, bài báo cung cấp những hiểu biết mới về sự hình thành hành tinh và khả năng sinh sống của các hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta.
Long, tác giả chính của bài báo và là thành viên của Sagan Lab thuộc Phòng thí nghiệm Mặt trăng và Hành tinh, cho biết: "Theo một nghĩa nào đó, các đĩa tiền hành tinh cung cấp cho chúng ta những bức ảnh ban đầu về các hệ hành tinh, bao gồm cả cái nhìn thoáng qua về diện mạo của hệ mặt trời khi mới hình thành".
Long giải thích rằng miễn là ngôi sao có khối lượng nhất định, bức xạ năng lượng cao từ ngôi sao trẻ sẽ thổi bay khí và bụi ra khỏi đĩa và chúng không còn có thể đóng vai trò là nguyên liệu thô để hình thành hành tinh nữa.
Nhóm nghiên cứu đã quan sát một ngôi sao có tên gọi chính thức là WISE J044634.16–262756.1B—hay còn gọi là J0446B—nằm trong chòm sao Columba (tiếng Latin có nghĩa là "chim bồ câu") cách Trái đất khoảng 267 năm ánh sáng. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng đĩa hình thành hành tinh của nó tồn tại lâu hơn khoảng ba lần so với dự kiến.
"Mặc dù chúng tôi biết rằng hầu hết các đĩa phân tán trong vòng 10 triệu đến 20 triệu năm, chúng tôi thấy rằng đối với các loại sao cụ thể, đĩa của chúng có thể tồn tại lâu hơn nhiều", Long cho biết. "Vì các vật liệu trong đĩa cung cấp nguyên liệu thô cho các hành tinh, tuổi thọ của đĩa quyết định thời gian hệ thống phải hình thành các hành tinh".
Mặc dù các ngôi sao nhỏ giữ đĩa của chúng lâu hơn, thành phần hóa học của đĩa không thay đổi đáng kể. Thành phần hóa học tương tự bất kể tuổi tác cho thấy tính chất hóa học không thay đổi đáng kể ngay cả khi đĩa đạt đến độ tuổi cao. Một môi trường hóa học ổn định, tồn tại lâu dài như vậy có thể cung cấp cho các hành tinh xung quanh các ngôi sao khối lượng thấp nhiều thời gian hơn để hình thành.
Bằng cách phân tích hàm lượng khí của đĩa, các nhà nghiên cứu loại trừ khả năng đĩa xung quanh J0446B là cái gọi là đĩa mảnh vụn, một loại đĩa tồn tại lâu hơn bao gồm vật liệu thế hệ thứ hai được tạo ra do va chạm của các thiên thể giống tiểu hành tinh.
Chengyan Xie, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại LPL, người cũng đóng góp vào nghiên cứu này, cho biết: "Chúng tôi phát hiện ra các loại khí như hydro và neon, điều này cho thấy vẫn còn khí nguyên thủy trong đĩa xung quanh J0446B".
Theo các tác giả, sự tồn tại được xác nhận của các đĩa sống lâu giàu khí có ý nghĩa đối với sự sống bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Hệ thống TRAPPIST-1, nằm cách Trái đất 40 năm ánh sáng, bao gồm một ngôi sao lùn đỏ và bảy hành tinh có kích thước tương tự Trái đất, đặc biệt được các nhà nghiên cứu quan tâm. Ba trong số các hành tinh đó nằm trong "vùng có thể sinh sống", nơi các điều kiện cho phép nước lỏng tồn tại và cung cấp tiềm năng hình thành sự sống, ít nhất là về nguyên tắc.
Long và các đồng tác giả cho biết, vì các ngôi sao có đĩa hành tinh tồn tại lâu dài thuộc cùng một loại khối lượng như ngôi sao trung tâm trong hệ TRAPPIST-1 nên sự tồn tại của các đĩa tồn tại lâu dài đặc biệt thú vị đối với quá trình tiến hóa của các hệ hành tinh.
"Để tạo ra sự sắp xếp cụ thể của các quỹ đạo mà chúng ta thấy với TRAPPIST-1, các hành tinh cần phải di chuyển bên trong đĩa, một quá trình đòi hỏi sự hiện diện của khí", Ilaria Pascucci, giáo sư khoa học hành tinh tại LPL, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết. "Sự hiện diện lâu dài của khí mà chúng ta tìm thấy trong các đĩa đó có thể là lý do đằng sau sự sắp xếp độc đáo của TRAPPIST-1".
Các đĩa tồn tại lâu dài chưa được tìm thấy đối với các ngôi sao có khối lượng lớn như mặt trời, vì các ngôi sao trong các hệ thống như vậy tiến hóa nhanh hơn nhiều và các hành tinh có ít thời gian hơn để hình thành. Mặc dù hệ mặt trời của chúng ta đã đi theo một lộ trình tiến hóa khác, các đĩa tồn tại lâu dài có thể cho các nhà nghiên cứu biết rất nhiều về vũ trụ, các tác giả lưu ý, vì các ngôi sao có khối lượng thấp được cho là nhiều hơn hẳn các ngôi sao giống mặt trời.
Long cho biết: "Việc hiểu rõ hơn về cách các hệ thống sao khối lượng thấp tiến hóa và chụp ảnh nhanh các đĩa tồn tại lâu dài có thể giúp mở đường cho việc lấp đầy những chỗ trống trong album ảnh của vũ trụ".
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
