Tại sao các hành tinh trong Hệ Mặt Trời lại nghiêng?

Khi quan sát mô hình nghệ thuật mô phỏng Hệ Mặt Trời, mọi người dễ nhận thấy quỹ đạo Trái Đất không hoàn toàn tròn và có độ nghiêng nhẹ. Giới khoa học từng giả thuyết rằng quỹ đạo này có thể bị ảnh hưởng bởi một ngôi sao đi ngang qua hàng triệu năm trước.

Quỹ đạo của Trái Đất và các hành tinh khác có độ nghiêng nhẹ so với mặt phẳng hoàng đạo.

Tuy nhiên, một nghiên cứu mới công bố trên Astrophysical Journal Letters đưa ra lời giải thích khác khi cho rằng hiện tượng cong vênh trong đĩa vật chất bao quanh sao trẻ có thể là nguyên nhân chính.

Nhóm nghiên cứu trong chương trình ExoALMA đã sử dụng dữ liệu quan sát độ phân giải cao để phân tích cấu trúc các đĩa hành tinh trẻ. Họ nhận thấy những mô hình nghiêng hoặc xoắn nhẹ trong các đĩa này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến quỹ đạo hình thành của các hành tinh.

Tiến sĩ Andrew Winter, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Kết quả cho thấy các đĩa tiền hành tinh không phẳng hoàn toàn mà hơi cong vênh, thay đổi cách khí và bụi di chuyển quanh sao. Hiện tượng này có thể tác động đến quá trình hình thành hành tinh”.

Độ nghiêng quỹ đạo giúp lý giải tại sao các hành tinh không nằm trên cùng một đường thẳng khi quan sát từ xa.

Theo nhóm nghiên cứu, những đường cong nhỏ trong đĩa khiến bụi và khí tích tụ không đồng đều, từ đó tạo ra các vùng có mật độ cao và là tiền đề cho sự ra đời của hành tinh. Họ mô phỏng đĩa dưới dạng các vòng quay hơi nghiêng để ước tính mức độ cong vênh, rồi so sánh dữ liệu giữa nhiều hệ sao khác nhau. Kết quả cho thấy hiện tượng này phổ biến hơn so với dự đoán.

Ấn phẩm cũng chỉ ra rằng độ cong vênh vài độ trong các đĩa quan sát được tương tự với sự khác biệt về độ nghiêng giữa các hành tinh trong Hệ Mặt Trời. Hiện tượng này không chỉ giải thích các mô hình chuyển động bất thường mà còn giúp làm rõ sự xuất hiện của các cấu trúc xoắn ốc quan sát thấy trong ánh sáng tán xạ quanh một số ngôi sao.

Nhóm nghiên cứu phát hiện mức độ cong vênh có thể liên quan đến tốc độ bồi tụ vật chất của ngôi sao trung tâm. Khi sao kéo vật chất vào mạnh hơn, phần đĩa bên trong và bên ngoài bị lệch nhiều , thậm chí có thể dẫn đến việc ngôi sao “nuốt chửng” một hành tinh gần đó.

Các đĩa tiền hành tinh được phát hiện nhờ dữ liệu thu từ ALMA trong khuôn khổ chương trình ExoALMA.

Dù chưa phải là lời giải thích duy nhất, các tác giả cho rằng cong vênh là yếu tố đáng chú ý trong quá trình hình thành hành tinh và cần được xem xét cùng các lý thuyết khác.

Tiến sĩ Myriam Benisty đến từ Viện Thiên văn học Max Planck, nhận định: “ExoALMA đã hé lộ những cấu trúc quy mô lớn trong các đĩa hình thành hành tinh mà trước đây chưa từng được biết đến. Chúng thách thức quan niệm về sự hình thành hành tinh có trật tự, mở ra hướng nghiên cứu mới trong tương lai”.

Kiến Tường - BGR