Di cư vào bên trong một nhóm các protoplanet, trong đó chúng được đại diện bởi các vòng tròn màu trắng. Tín dụng hình ảnh: QMUL Bấm để phóng to
Các nhà thiên văn học nghĩ rằng họ đã xử lý nhiều khía cạnh của sự hình thành hành tinh. Theo mô hình của họ, lõi của các hành tinh khổng lồ này sẽ được ngôi sao mẹ của chúng rút vào bên trong chỉ sau 100.000 năm - gần như không đủ thời gian để hình thành quỹ đạo ổn định. Có thể là các thế hệ hành tinh đầu tiên không bao giờ vượt qua được giai đoạn của cụm sao trước khi chúng bị phá hủy. Nó chỉ có các thế hệ sau tồn tại đủ lâu để trở thành các hành tinh.
Hai nhà thiên văn học người Anh, Paul Cresswell và Richard Nelson trình bày các mô phỏng số mới trong khuôn khổ các nghiên cứu đầy thách thức về sự hình thành hệ hành tinh. Họ phát hiện ra rằng, trong giai đoạn đầu của sự hình thành hành tinh, các hành tinh khổng lồ di chuyển vào bên trong bước vào ngôi sao trung tâm. Kết quả của họ sẽ sớm được công bố trên tạp chí Thiên văn học & Vật lý thiên văn.
Trong một bài viết được xuất bản trên tạp chí Thiên văn học & Vật lý thiên văn, hai nhà thiên văn học người Anh trình bày các mô phỏng số mới về cách các hệ hành tinh hình thành. Họ phát hiện ra rằng, trong giai đoạn đầu của sự hình thành hành tinh, các hành tinh khổng lồ di chuyển vào bên trong bước vào ngôi sao trung tâm.
Bức tranh hiện tại về cách các hệ hành tinh hình thành như sau: i) các hạt bụi đông lại tạo thành các hành tinh có đường kính lên tới 1 km; ii) sự tăng trưởng chạy trốn của các hành tinh dẫn đến sự hình thành ~ 100? Phôi hành tinh có kích thước 1000 km; iii) những phôi này phát triển theo cách thức oligarchic, trong đó một vài cơ thể lớn chi phối quá trình hình thành và tích tụ các hành tinh xung quanh và nhỏ hơn nhiều. Những tên đầu sỏ người Viking này hình thành các hành tinh trên mặt đất gần ngôi sao trung tâm và lõi hành tinh của mười khối lượng mặt đất trong khu vực hành tinh khổng lồ ngoài 3 đơn vị thiên văn (AU).
Tuy nhiên, những lý thuyết này không thể mô tả sự hình thành các hành tinh khí khổng lồ một cách thỏa đáng. Sự tương tác hấp dẫn giữa đĩa hình thành hành tinh khí và lõi hành tinh khổng lồ khiến chúng di chuyển nhanh chóng vào khoảng 100.000 năm trong cái mà chúng ta gọi là Di chuyển Hồi giáo của hành tinh trong đĩa. Dự đoán về sự di chuyển nhanh chóng vào các protoplanet khổng lồ này là một vấn đề lớn, vì thời gian này ngắn hơn nhiều so với thời gian cần thiết để khí tích tụ vào hành tinh khổng lồ hình thành. Các lý thuyết dự đoán rằng các hành tinh khổng lồ sẽ hợp nhất thành ngôi sao trung tâm trước khi các hành tinh có thời gian hình thành. Điều này làm cho rất khó để hiểu làm thế nào họ có thể hình thành cả.
Lần đầu tiên, Paul Cresswell và Richard Nelson đã kiểm tra những gì xảy ra với một cụm các hành tinh hình thành được nhúng trong một đĩa hình thành hành tinh khí. Các mô hình số trước đây chỉ bao gồm một hoặc hai hành tinh trong một đĩa. Nhưng hệ mặt trời của chúng ta, và hơn 10% các hệ hành tinh ngoài hệ mặt trời đã biết, là các hệ đa hành tinh. Số lượng các hệ thống như vậy dự kiến sẽ tăng lên khi các kỹ thuật quan sát của các hệ thống ngoài hệ thống được cải thiện. Công việc của Cresswell và Nelson Lần đầu tiên là các mô phỏng số đã bao gồm một số lượng lớn các protoplanet như vậy, do đó có tính đến sự tương tác hấp dẫn giữa các protoplanet và đĩa, và giữa các protoplanet.
Động lực chính cho công việc của họ là kiểm tra quỹ đạo của các hành tinh và liệu một số hành tinh có thể tồn tại trong đĩa trong thời gian dài hay không. Mô phỏng của họ cho thấy, trong rất ít trường hợp (khoảng 2%), một protoplanet đơn độc bị đẩy ra xa khỏi ngôi sao trung tâm, do đó kéo dài tuổi thọ của nó. Nhưng trong hầu hết các trường hợp (98%), nhiều protoplanet bị mắc kẹt trong một loạt các cộng hưởng quỹ đạo và di chuyển vào trong theo từng bước, đôi khi thậm chí hợp nhất với ngôi sao trung tâm.
Do đó, Cresswell và Nelson tuyên bố rằng các tương tác hấp dẫn trong một nhóm các protoplanet được nhúng trong một đĩa không thể ngăn chặn sự di chuyển vào bên trong của các protoplanet. Vấn đề của người Viking về việc di cư vẫn còn và cần phải điều tra nhiều hơn, mặc dù các nhà thiên văn học đề xuất một số giải pháp khả thi. Người ta có thể là một vài thế hệ hành tinh hình thành và chỉ những thế hệ hình thành khi đĩa tiêu tan mới tồn tại trong quá trình hình thành. Điều này có thể làm cho việc tạo thành những người khổng lồ khí khó khăn hơn, vì đĩa bị cạn kiệt nguyên liệu mà từ đó các hành tinh khổng lồ khí hình thành. (Tuy nhiên, sự hình thành khổng lồ khí vẫn có thể xảy ra, nếu đủ khí nằm ngoài quỹ đạo hành tinh, vì vật liệu mới có thể quét vào bên trong để được hành tinh hình thành bồi đắp). Một giải pháp khác có thể liên quan đến các tính chất vật lý của đĩa tiền đạo. Trong các mô phỏng của họ, các nhà thiên văn học cho rằng đĩa hình thành hành tinh trơn tru và không hỗn loạn, nhưng tất nhiên điều này có thể không xảy ra. Phần lớn của đĩa có thể hỗn loạn hơn (do hậu quả của sự không ổn định gây ra bởi từ trường), điều này có thể ngăn di chuyển vào bên trong trong thời gian dài.
Công trình này tham gia các nghiên cứu khác về sự hình thành hệ thống hành tinh hiện đang được thực hiện bởi một mạng lưới các nhà khoa học châu Âu. Quan điểm của chúng tôi về cách thức các hành tinh đã thay đổi mạnh mẽ trong vài năm qua khi số lượng các hệ thống hành tinh mới được phát hiện đã tăng lên. Hiểu được sự hình thành của các hành tinh khổng lồ hiện là một trong những thách thức lớn đối với các nhà thiên văn học.
Nguồn gốc: Thiên văn học & Vật lý thiên văn
