Hành tinh trẻ mô phỏng nhìn từ trên xuống (trái) và từ bên cạnh (phải)

      Các nhà vật lý thiên văn từ Đại học Central Lancashire (UCLan) đã phát hiện ra rằng các hành tinh có hình dạng dẹt giống như những ngôi sao thông minh ngay sau khi chúng hình thành chứ không phải hình cầu như suy nghĩ trước đây.

     Nghiên cứu, được chấp nhận công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysical Letters , cho thấy các tiền hành tinh, là những hành tinh rất trẻ được hình thành gần đây xung quanh các ngôi sao, là những cấu trúc dẹt được gọi là các nhân vật hình cầu dẹt. Hiện tại, bài viết có thể được truy cập trên máy chủ in sẵn arXiv .

     Nhóm nghiên cứu từ Viện Toán học, Vật lý và Thiên văn học Jeremiah Horrocks của UCLan đã sử dụng mô phỏng máy tính để mô hình hóa sự hình thành của các hành tinh theo lý thuyết về sự mất ổn định của đĩa, cho thấy rằng các tiền hành tinh hình thành trong khoảng thời gian ngắn từ sự phá vỡ của các đĩa quay lớn. khí đặc quay quanh các ngôi sao trẻ.

     Áp dụng phương pháp này, nhóm nghiên cứu đã xác định các đặc tính của hành tinh, so sánh chúng với các quan sát và kiểm tra cơ chế hình thành của các hành tinh khí khổng lồ. Họ tập trung nghiên cứu hình dạng của các hành tinh trẻ và cách những hành tinh này có thể phát triển để trở thành những hành tinh khí khổng lồ, thậm chí còn lớn hơn cả Sao Mộc. Họ cũng kiểm tra tính chất của các hành tinh hình thành trong nhiều điều kiện vật lý khác nhau, chẳng hạn như nhiệt độ môi trường và mật độ khí.

     Tiến sĩ Adam Fenton, một tiến sĩ mới tốt nghiệp. sinh viên, chủ trì nghiên cứu. Ông nói: “Nhiều ngoại hành tinh, là những hành tinh quay quanh các ngôi sao trong các hệ mặt trời khác ngoài hệ mặt trời của chúng ta, đã được phát hiện trong ba thập kỷ qua. Mặc dù đã quan sát hàng nghìn hành tinh trong số đó nhưng chúng hình thành như thế nào vẫn chưa giải thích được.

     “Người ta tin rằng chúng hình thành thông qua 'sự bồi tụ lõi', tức là sự phát triển dần dần của các hạt bụi dính vào nhau để tạo thành các vật thể ngày càng lớn hơn trong thời gian dài hoặc trực tiếp bằng cách phá vỡ các đĩa tiền sao quay lớn xung quanh các ngôi sao trẻ trong khoảng thời gian ngắn, đó là cái mà chúng tôi gọi là lý thuyết về tính không ổn định của đĩa.

     "Lý thuyết này hấp dẫn vì thực tế là các hành tinh lớn có thể hình thành rất nhanh ở khoảng cách lớn so với ngôi sao chủ của chúng, giải thích một số quan sát ngoại hành tinh.

     "Đó là một dự án tính toán cực kỳ khắt khe, đòi hỏi nửa triệu giờ CPU trên Cơ sở Máy tính Hiệu suất Cao DiRAC của Vương quốc Anh. Nhưng kết quả thật đáng kinh ngạc và đáng nỗ lực."

Mô phỏng máy tính về các hành tinh hình thành trong đĩa tiền sao

     Tiến sĩ Dimitris Stamatellos, Độc giả về Vật lý thiên văn tại UCLan và đồng điều tra, cho biết: “Chúng tôi đã nghiên cứu sự hình thành hành tinh trong một thời gian dài nhưng chưa bao giờ chúng tôi nghĩ đến việc kiểm tra hình dạng của các hành tinh khi chúng hình thành trong mô phỏng. Chúng tôi đã có luôn cho rằng chúng có dạng hình cầu.

     "Chúng tôi rất ngạc nhiên khi chúng hóa ra là những nhân vật hình cầu dẹt, khá giống với những người thông minh."

     Việc xác nhận quan sát về hình dạng dẹt của các hành tinh trẻ có thể trả lời câu hỏi quan trọng về cách các hành tinh hình thành, hướng tới mô hình đĩa không ổn định hiện nay ít được ưa chuộng hơn là lý thuyết hình thành hành tinh tiêu chuẩn về sự bồi tụ lõi.

     Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng các hành tinh mới phát triển khi vật chất rơi vào chúng, chủ yếu từ các cực chứ không phải từ xích đạo.

     Những phát hiện này có ý nghĩa quan trọng đối với việc quan sát các hành tinh trẻ vì chúng cho thấy rằng cách các hành tinh xuất hiện qua kính thiên văn phụ thuộc vào góc nhìn. Những quan sát như vậy về các hành tinh trẻ rất quan trọng để hiểu được cơ chế hình thành hành tinh.

     Các nhà nghiên cứu đang theo dõi khám phá này bằng các mô hình tính toán cải tiến để kiểm tra xem hình dạng của các hành tinh này bị ảnh hưởng như thế nào bởi môi trường nơi chúng hình thành và xác định thành phần hóa học của chúng để so sánh với các quan sát trong tương lai từ Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST).

     Việc quan sát các hành tinh trẻ đã trở nên khả thi trong vài năm gần đây với các cơ sở quan sát như Mảng milimét lớn Atacama (ALMA) và Kính thiên văn rất lớn (VLT).