Lý thuyết về cách các hành tinh hình thành đã là một điều bí ẩn lâu dài đối với các nhà khoa học. Trong khi các nhà thiên văn học hiểu khá rõ về hệ thống hành tinh đến từ đâu - tức là các đĩa bụi và khí xung quanh các ngôi sao mới (hay còn gọi là Lý thuyết Nebular) - một sự hiểu biết hoàn toàn về việc những chiếc đĩa này cuối cùng trở thành vật thể đủ lớn để tự sụp đổ trọng lực vẫn còn khó nắm bắt.
Nhưng nhờ một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà nghiên cứu từ Pháp, Úc và Anh, dường như mảnh ghép còn thiếu của câu đố cuối cùng đã được tìm thấy. Sử dụng một loạt mô phỏng, các nhà nghiên cứu này đã chỉ ra cách thức bụi của bẫy bẫy - tức là các khu vực nơi các mảnh có kích thước cuội có thể thu thập và dính lại với nhau - đủ phổ biến để cho phép hình thành các hành tinh.
Nghiên cứu của họ, có tiêu đề là bẫy bụi tự gây ra: Vượt qua hàng rào hình thành hành tinh, đã xuất hiện gần đây trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.Dẫn đầu bởi Tiến sĩ Jean-Francois Gonzalez - thuộc Trung tâm nghiên cứu vật lý thiên văn Lyon (CRAL) ở Pháp - nhóm nghiên cứu đã kiểm tra giai đoạn giữa của sự hình thành hành tinh rắc rối đã khiến các nhà khoa học lo lắng.
Cho đến gần đây, quá trình các đĩa bụi và khí bảo vệ tổng hợp để tạo thành các vật thể có kích thước bàn đạp và quá trình các hành tinh (các vật thể có đường kính từ một trăm mét trở lên) hình thành các lõi hành tinh, đã được hiểu rõ. Nhưng quá trình kết nối hai thứ này - nơi các viên sỏi kết hợp với nhau để tạo thành các hành tinh - vẫn chưa được biết.
Một phần của vấn đề là hệ Mặt trời, vốn là khung tham chiếu duy nhất của chúng ta trong nhiều thế kỷ, được hình thành từ hàng tỷ năm trước. Nhưng nhờ những khám phá gần đây (3453 xác nhận ngoại hành tinh và đếm), các nhà thiên văn học đã có rất nhiều cơ hội để nghiên cứu các hệ thống khác đang trong các giai đoạn hình thành khác nhau. Như Tiến sĩ Gonzalez đã giải thích trong một thông cáo báo chí của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia:
Cho đến bây giờ chúng tôi đã phải vật lộn để giải thích làm thế nào các viên sỏi có thể kết hợp với nhau để tạo thành các hành tinh, nhưng chúng tôi đã phát hiện ra một số lượng lớn các hành tinh trên quỹ đạo xung quanh các ngôi sao khác. Điều đó khiến chúng tôi suy nghĩ về cách giải quyết bí ẩn này.
Trước đây, các nhà thiên văn học tin rằng, bụi bụi bẫy bẫy - vốn không thể tách rời với sự hình thành hành tinh - chỉ có thể tồn tại trong một số môi trường nhất định. Ở những vùng áp suất cao này, những hạt bụi lớn bị làm chậm đến mức chúng có thể kết hợp với nhau. Các khu vực này cực kỳ quan trọng vì chúng chống lại hai trở ngại chính đối với sự hình thành hành tinh, đó là lực cản và va chạm tốc độ cao.
Lực cản được gây ra bởi hiệu ứng khí có trên các hạt bụi, khiến chúng chậm lại và cuối cùng trôi vào ngôi sao trung tâm (nơi chúng được tiêu thụ). Đối với các va chạm tốc độ cao, đây là nguyên nhân khiến các viên sỏi lớn đập vào nhau và vỡ ra, do đó đảo ngược quá trình tổng hợp. Do đó, bẫy bụi là cần thiết để đảm bảo rằng các hạt bụi được làm chậm vừa đủ để chúng giành được tiêu diệt lẫn nhau khi chúng va chạm.
Để xem mức độ phổ biến của các bẫy bụi này, Tiến sĩ Gonzalez và các đồng nghiệp đã thực hiện một loạt mô phỏng máy tính có tính đến việc bụi trong một đĩa tiền đạo có thể gây ra lực cản cho thành phần khí - một quá trình được gọi là phản ứng kéo khí động học Mùi. Trong khi đó khí thường có ảnh hưởng bắt giữ đối với các hạt bụi, trong các vòng đặc biệt bụi, điều ngược lại có thể đúng.
Hiệu ứng này phần lớn đã bị các nhà thiên văn học bỏ qua cho đến gần đây, vì nó thường không đáng kể. Nhưng như nhóm nghiên cứu đã lưu ý, đây là một yếu tố quan trọng trong các đĩa tiền điện tử, được biết đến là môi trường bụi bặm đến khó tin. Trong kịch bản này, tác dụng của phản ứng ngược là làm chậm các hạt bụi di chuyển vào trong và đẩy khí ra ngoài nơi nó tạo thành các vùng áp suất cao - tức là bẫy bụi bẫy bẫy.
Một khi họ tính đến các hiệu ứng này, các mô phỏng của họ cho thấy các hành tinh hình thành như thế nào trong ba giai đoạn cơ bản. Trong giai đoạn đầu tiên, các hạt bụi phát triển kích thước và di chuyển về phía ngôi sao trung tâm. Trong lần thứ hai, các hạt lớn hơn bây giờ có kích thước cuội tích tụ và chậm lại. Trong giai đoạn thứ ba và cuối cùng, khí được đẩy ra ngoài bởi phản ứng ngược, tạo ra các vùng bẫy bụi nơi nó tích tụ.
Những cái bẫy này sau đó cho phép các viên sỏi tập hợp lại để tạo thành các hành tinh và cuối cùng là các thế giới có kích cỡ hành tinh. Với mô hình này, các nhà thiên văn học giờ đây đã có một ý tưởng vững chắc về cách hình thành hành tinh đi từ các đĩa bụi đến các hành tinh kết hợp với nhau. Ngoài việc giải quyết một câu hỏi quan trọng về việc Hệ mặt trời ra đời như thế nào, loại nghiên cứu này có thể chứng minh sự sống còn trong nghiên cứu về các ngoại hành tinh.
Các đài quan sát trên mặt đất và trên không gian đã ghi nhận sự hiện diện của các vòng tối và sáng đang hình thành trong các đĩa tiền đạo xung quanh các ngôi sao xa xôi - nơi được cho là bẫy bụi. Các hệ thống này có thể cung cấp cho các nhà thiên văn học cơ hội thử nghiệm mô hình mới này, khi họ xem các hành tinh từ từ kết hợp với nhau. Gonzalez chỉ định:
Chúng tôi đã rất vui mừng khi phát hiện ra rằng, với các thành phần phù hợp, bẫy bụi có thể hình thành một cách tự nhiên, trong một loạt các môi trường. Đây là một giải pháp đơn giản và mạnh mẽ cho một vấn đề tồn tại lâu dài trong quá trình hình thành hành tinh.
