Năm 1655, nhà thiên văn học Christiaan Huygens trở thành người đầu tiên quan sát hệ thống vành đai tuyệt đẹp bao quanh Sao Thổ. Và trong khi họ chắc chắn là người ngoạn mục nhất, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra rằng tất cả những người khổng lồ khí và băng của Hệ Mặt trời (tức là Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương) đều có hệ thống vành đai riêng.
Các hệ thống này vẫn là một nguồn mê hoặc cho các nhà thiên văn học, phần lớn là do nguồn gốc của chúng vẫn còn là một điều bí ẩn. Nhưng nhờ một nghiên cứu gần đây của các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Tokyo và Đại học Kobe, nguồn gốc của những chiếc nhẫn này có thể được giải quyết. Theo nghiên cứu của họ, những chiếc nhẫn là những mảnh của các hành tinh lùn bị xé toạc khi đi qua, sau đó bị xé thành từng mảnh!
Nghiên cứu này có thể giúp giải quyết nhiều câu hỏi hóc búa về các hệ thống vành đai xung quanh hệ thống của chúng ta, các hành tinh khổng lồ, cũng như thông tin chi tiết về Hệ mặt trời vừa qua. Vì lợi ích của nghiên cứu của họ - có tiêu đề Hình thành vành đai xung quanh các hành tinh khổng lồ do sự phá vỡ thủy triều của một vật thể vành đai Kuiper lớn vượt qua một lần - nhóm nghiên cứu Nhật Bản đã xem xét một số yếu tố.
Đầu tiên, họ đã xem xét sự đa dạng của các hệ thống vành đai khác nhau trong Hệ mặt trời của chúng ta. Chẳng hạn, những chiếc nhẫn Saturn có khối lượng lớn (khoảng 100.000 nghìn tỷ kg!) Và được cấu tạo áp đảo (90-95%) băng nước. Ngược lại, các vòng Thiên vương tinh và Hải vương tinh nhỏ hơn nhiều được cấu tạo từ vật liệu tối hơn và được cho là có tỷ lệ vật liệu đá cao hơn trong đó.
Để làm sáng tỏ điều này, nhóm nghiên cứu đã tìm đến Mô hình Nice - một lý thuyết về sự hình thành Hệ mặt trời nói rằng người khổng lồ khí đã di chuyển đến vị trí hiện tại của họ trong Vụ đánh bom hạng nặng muộn. Thời kỳ này diễn ra từ 4 đến 3,8 tỷ năm trước và được đặc trưng bởi số lượng tiểu hành tinh cao không cân xứng từ các hành tinh tấn công không gian xuyên sao Hải Vương trong Hệ Mặt trời Nội địa.
Sau đó, họ đã xem xét các mô hình khác về sự hình thành Hệ Mặt trời gần đây cho thấy các hành tinh khổng lồ đã trải qua những cuộc chạm trán gần gũi với các vật thể có kích thước Sao Diêm Vương trong thời gian này. Từ đó, họ đã phát triển lý thuyết rằng những chiếc nhẫn có thể là kết quả của việc một số vật thể này bị mắc kẹt và xé toạc bởi lực hấp dẫn của người khổng lồ khí. Để kiểm tra lý thuyết này, họ đã thực hiện một số mô phỏng máy tính để xem điều gì sẽ xảy ra trong những trường hợp này.
Như Ryuki Hyodo - một nhà nghiên cứu tại Khoa Địa chất, Đại học Kobe, đồng thời là tác giả chính của bài báo - đã nói với Tạp chí Không gian qua email:
Chúng tôi đã thực hiện hai mô phỏng. Đầu tiên, bằng cách sử dụng mô phỏng SPH (thủy động lực học hạt mịn), chúng tôi đã nghiên cứu sự phá vỡ thủy triều của các vật thể có kích thước Sao Diêm Vương trong các cuộc chạm trán gần với các hành tinh khổng lồ và tính toán lượng mảnh vỡ được chụp xung quanh các hành tinh khổng lồ. Chúng tôi tìm thấy đủ khối lượng / mảnh để giải thích các vòng hiện tại được chụp. Sau đó, chúng tôi đã thực hiện quá trình tiến hóa dài hạn của khối / mảnh bị bắt bằng cách sử dụng mô phỏng cơ thể N. Chúng tôi thấy rằng các mảnh vỡ bị bắt giữ có thể va chạm với nhau với sự hủy diệt và tạo thành các vòng tròn xích đạo mỏng xung quanh các hành tinh khổng lồ.
Kết quả của các mô phỏng này phù hợp với khối lượng của các hệ thống vành đai được quan sát xung quanh Sao Thổ và Sao Thiên Vương. Điều này bao gồm các vệ tinh thường xuyên bên trong của cả hai hành tinh - cũng sẽ là sản phẩm của các cuộc chạm trán trong quá khứ với KBO. Nó cũng chiếm sự khác biệt trong thành phần nhẫn nhẫn, cho thấy các giới hạn hành tinh Ro Roche có thể ảnh hưởng đến loại vật liệu nào có thể được nắm bắt một cách hiệu quả.
Nghiên cứu này đặc biệt quan trọng bởi vì nó cung cấp bằng chứng có thể kiểm chứng được cho một trong những bí ẩn lâu dài của Hệ Mặt trời của chúng ta. Và như Hyodo chỉ ra, nó có thể rất hữu ích khi đến lúc kiểm tra các hệ hành tinh ngoài mặt trời.
Lý thuyết của chúng tôi cho rằng, trong quá khứ, chúng tôi có hai kỷ nguyên có thể tạo thành nhẫn, ông nói. Một người đang trong giai đoạn bồi đắp hành tinh và người kia là trong cuộc oanh tạc nặng nề muộn. Ngoài ra, mô hình của chúng tôi tự nhiên có thể áp dụng cho các hệ thống hành tinh khác. Vì vậy, lý thuyết của chúng tôi dự đoán rằng các ngoại hành tinh cũng có những vòng lớn xung quanh chúng.
Trong khi đó, một số người có thể thấy rằng các hệ thống vành đai là xác chết của các hành tinh lùn gây rắc rối. Nhưng tôi nghĩ tất cả chúng ta có thể đồng ý, một Đậu nành xanh ám chỉ có thể chỉ là một chút trên đầu trang!
