Nghiên cứu mới giúp giải thích cách nghiêng nghiêng kịch tính có thể ảnh hưởng đến quỹ đạo của ngoại hành tinh.
(Ảnh: © Sarah Millholland / NASA / JPL-Caltech)
Một nghiên cứu mới cho thấy nhiều hành tinh ngoài hành tinh xung quanh các ngôi sao như mặt trời của chúng ta có khả năng nghiêng cực kỳ, dẫn đến sự dao động mạnh mẽ giữa mùa đông và mùa hè khắc nghiệt.
NASA Tàu vũ trụ Kepler tiết lộ rằng khoảng 30 phần trăm các ngôi sao tương tự như siêu mặt trời của chúng ta. Đúng như tên gọi của chúng, các siêu Trái đất lớn hơn Trái đất một chút, với khối lượng gấp khoảng hai đến 10 lần Trái đất.
Các siêu trái đất được tìm thấy cho đến nay cũng thường nằm tương đối gần các ngôi sao của chúng, mất chưa đầy 100 ngày để hoàn thành một quỹ đạo, theo một tuyên bố về công trình mới. Để so sánh, sao Thủy mất khoảng 88 ngày để đi vòng quanh mặt trời.
Điều kỳ lạ là nhiều siêu Trái đất này được tìm thấy gần như - nhưng không hoàn toàn - trong các mối quan hệ ổn định tự nhiên được gọi là cộng hưởng quỹ đạo, xảy ra khi các cơ thể quay quanh gây ảnh hưởng hấp dẫn thường xuyên lên nhau. Ví dụ, cộng hưởng quỹ đạo của Sao Diêm Vương và Sao Hải Vương dẫn Sao Diêm Vương hoàn thành hai vòng quanh mặt trời trong thời gian Hải vương tinh quay quanh quỹ đạo ba lần. Ngược lại, nhiều siêu Trái đất ở trong các cặp ở gần, nhưng không ở trong các cộng hưởng quỹ đạo như vậy.
Bây giờ các nhà nghiên cứu đề xuất câu trả lời tiềm năng cho bí ẩn này là những thế giới như vậy rất nghiêng. "Nếu đúng, điều này ngụ ý rằng mùa của chúng rất khắc nghiệt, thời tiết và khí hậu của chúng cũng sẽ bị ảnh hưởng không hề nhỏ", tác giả nghiên cứu chính Sarah Millholland, nhà thiên văn học tại Đại học Yale ở Connecticut, nói với Space.com.
Nghiên cứu trước đây cho rằng khi các hành tinh gần đi vào cộng hưởng quỹ đạo, lực hấp dẫn của các ngôi sao của chúng trên các thế giới này có thể dẫn đến các lực thủy triều có thể rút năng lượng ra khỏi chuyển động quỹ đạo của chúng, chuyển đổi nó thành nhiệt và giữ cho các thế giới đó không đồng bộ hóa quỹ đạo của chúng . Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây cũng phát hiện ra rằng các lực thủy triều như vậy không đủ mạnh để ngăn chặn sự cộng hưởng quỹ đạo, các nhà nghiên cứu cho biết.
Các nhà khoa học đã chạy mô phỏng máy tính mô hình hóa những gì xảy ra khi các cực của các hành tinh này nghiêng về quỹ đạo của chúng. Họ phát hiện ra rằng với độ nghiêng dọc trục cao, lực thủy triều "cực kỳ hiệu quả hơn trong việc rút năng lượng quỹ đạo thành nhiệt trong các hành tinh", Millholland nói trong tuyên bố.
Độ nghiêng dọc trục càng lớn, sự thay đổi trong số lượng các phần khác nhau của một hành tinh nhận được ánh sáng mặt trời trong suốt năm của nó. Độ nghiêng dọc trục của trái đất khoảng 23,5 độ trong các mùa của nó; Độ nghiêng trục cực đoan 98 độ của Thiên vương tinh khiến phía đông của hành tinh chìm trong bóng tối hoàn toàn trong 21 năm và phía mùa hè trong ánh sáng ban ngày không đổi trong cùng một khoảng thời gian.
"Cho đến nay, giả định điển hình là các ngoại hành tinh gần có độ nghiêng dọc trục bằng không", Millholland nói với Space.com. "Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy khác."
Hiện tượng các nhà khoa học phát hiện ra cũng có thể dẫn đến lượng nhiệt bất thường trong các ngoại hành tinh này. Một hiệu ứng tương tự dẫn đến việc Io mặt trăng của sao Mộc "có hoạt động núi lửa cực mạnh; đó là cơ thể hoạt động địa chất nhất trong hệ mặt trời, "Millholland nói.
Các nhà nghiên cứu "không cho rằng các cực quay của tất cả các ngoại hành tinh bị nghiêng rất cao", Millholland lưu ý. Tuy nhiên, nếu một phần đáng kể là, điều đó sẽ giải thích tại sao rất nhiều siêu trái đất gần có quỹ đạo mà các nhà thiên văn học đã phát hiện, cô nói.
Các nhà khoa học hiện đang phân tích các cách thức sưởi ấm liên quan đến độ nghiêng trục cao có thể ảnh hưởng đến cấu trúc của các hành tinh này, Millholland nói. Các ngoại hành tinh có độ nghiêng trục cao nên có chữ ký nhiệt có thể phát hiện được bởi các sứ mệnh không gian trong tương lai, chẳng hạn như Kính viễn vọng không gian James Webb, các nhà nghiên cứu cho biết thêm.
Các nhà khoa học chi tiết phát hiện của họ trực tuyến ngày 4 tháng 3 trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên.
- Thế giới kỳ lạ: Bay hơi quỹ đạo của Exoplanet bị sai lệch | Không gian
- Kích thước trái đất 'Hành tinh dung nham' với 8,5 giờ trong số những năm nhanh nhất từng thấy
- Tìm! 'Sao Mộc trẻ', ngoại hành tinh nhỏ nhất được nhìn thấy trực tiếp bằng kính viễn vọng
