Phiên bản mini bí ẩn của hệ mặt trời

Khi kính viễn vọng không gian Kepler của Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) phát hiện một hệ mặt trời mini Kepler-80 vào năm 2012, giới thiên văn học trái đất tưởng mình hoa mắt khi chứng kiến mật độ phân bổ đông đúc của các hành tinh tại đây.

Hiện có 5 hành tinh đang chen chúc xoay quanh sao Kepler-80, nằm lọt thỏm trong khoảng cách từ sao Thủy - mặt trời, hay nhỏ hơn 150 lần khoảng cách trái đất - mặt trời. Việc phát hiện được Kepler-80 và các hệ sao nén khác, được gọi chung là hệ thống STIP, đã thách thức hiểu biết của con người về cách thức các hành tinh tượng hình, thậm chí còn đưa ra một khía cạnh có thể tiến hóa của địa cầu.

Một trong những câu hỏi lớn nhất khiến các chuyên gia trái đất đau đầu là bằng cách nào cả 5 hành tinh của Kepler-80 đều duy trì được quỹ đạo ổn định bên trong một khu vực nhỏ như vậy? Tại sao những chuyển động của chúng không bị đẩy vào tình thế hỗn loạn? Mỗi hành tinh của hệ sao trên có thời gian xoay quanh quỹ đạo cực ngắn, lần lượt là 1, 3, 4, 7 và 9 ngày. Do vậy, việc xoay quanh sao trung tâm với tốc độ cực cao và khoảng cách giữa các hành tinh quá gần lẽ ra phải xảy ra vấn đề từ lâu: lực hút của chúng đáng lẽ phải cản trở lẫn nhau. Giờ đây, giới thiên văn học sau thời gian quan sát kỹ lưỡng đã bắt đầu hiểu được bí mật đằng sau sự gắn kết chặt chẽ của chúng.

Nhóm 4 hành tinh bên ngoài có tỷ số khối dao động gấp từ 4 đến 8 lần so với địa cầu, và hai hành tinh ngoài cùng phải có đường kính lớn gấp đôi các hành tinh bên trong. Báo cáo trên chuyên san Astrophysical Journal đã ghi nhận kết quả quan sát của các chuyên gia Viện Công nghệ Florida (Mỹ), theo đó thực chất có xảy ra tình trạng ảnh hưởng, nhưng không phải theo chiều hướng xấu. Nhóm nhà nghiên cứu đã có thể đo đạc chính xác thời gian hoàn tất quỹ đạo của từng hành tinh, và phát hiện được những lực kéo rất nhỏ mà các hành tinh tác động lẫn nhau.

Thuật ngữ dùng để áp dụng cho trường hợp này là các biến thiên về thời gian khi thiên thể đi ngang qua, và kính viễn vọng Kepler từng áp dụng kỹ thuật đó để tìm kiếm lực hút tỏa ra từ những thế giới vẫn nằm ngoài tầm quan sát hữu hình của con người. Nhờ vào biện pháp đo đạc trên, các nhà nghiên cứu phát hiện toàn bộ 5 hành tinh đều di chuyển trên một quỹ đạo có sự đồng bộ chặt chẽ, cho phép duy trì sự ổn định cả hệ sao.

“Bộ tứ hành tinh bên ngoài cứ mỗi 27 ngày lại hầu như có quỹ đạo tương đồng nhau”, theo chuyên gia Darin Ragozzine của Viện Công nghệ Florida. Sự đồng bộ này được gọi là cộng hưởng quỹ đạo. Khi Kepler-80 hình thành, các quỹ đạo sát nhau của 5 hành tinh bằng cách nào đó đã tạo nên một sự cân bằng giống như bộ máy đồng hồ, đảm bảo chúng luôn ổn định.