Ttv24h.vn

Những câu chuyện nóng hổi, ​​những tiêu đề tin tức mới nhất về thời sự, kinh doanh và giải trí từ Việt Nam.

Các hành tinh co lại có thể giải thích bí ẩn về các thế giới đã mất của vũ trụ

Nghiên cứu dữ liệu từ kính viễn vọng không gian Kepler, các nhà nghiên cứu của Viện Flatiron đã phát hiện ra rằng sự co lại của hành tinh trong hàng tỷ năm có thể giải thích cho một bí ẩn kéo dài nhiều năm: Sự khan hiếm của các hành tinh gần gấp đôi kích thước của Trái đất.

Đã có một bước đột phá trong vấn đề về các hành tinh bị mất tích.

Trong khi các sứ mệnh săn tìm hành tinh đã phát hiện ra hàng nghìn thế giới quay quanh các ngôi sao xa xôi, thì vẫn còn rất nhiều hành tinh ngoại có bán kính từ 1,5 đến hai lần đường kính Trái đất. Đây là vùng đất trung gian giữa các siêu hành tinh đá và các hành tinh lớn được bao bọc bởi khí gọi là Neptunes thu nhỏ. Kể từ khi phát hiện ra ‘lỗ hổng bán kính’ này vào năm 2017, các nhà khoa học đã tìm kiếm lý do tại sao có rất ít thiên thể có kích thước trung bình.

Bằng chứng mới xuất hiện từ một cách mới để xem xét dữ liệu. Một nhóm các nhà nghiên cứu do Trevor David thuộc Viện Flatiron dẫn đầu đã điều tra xem liệu khoảng cách bán kính có thay đổi khi các hành tinh già đi hay không. Họ chia các ngoại hành tinh thành hai nhóm – nhỏ và lớn – và đánh giá lại khoảng cách. Họ phát hiện ra rằng bán kính hành tinh ít phổ biến nhất ở nhóm trẻ trung bình nhỏ hơn so với bán kính ít phổ biến nhất của nhóm già. Trong khi kích thước hiếm nhất đối với các hành tinh nhỏ hơn là khoảng 1,6 lần bán kính của Trái đất, thì nó lại bằng 1,8 lần bán kính của Trái đất ở các độ tuổi lớn hơn.

Các nhà nghiên cứu đề xuất, ngụ ý rằng một số Neptune nhỏ bị co lại đáng kể trong hàng tỷ năm khi bầu khí quyển của chúng bị rò rỉ, chỉ để lại một lõi rắn phía sau. Mất khí, sao Hải Vương tí hon “nhảy” khoảng cách bán kính của hành tinh và trở thành siêu Trái đất. Theo thời gian, khoảng cách bán kính nơi các sao Hải Vương nhỏ hơn và lớn hơn thực hiện bước nhảy vọt, biến thành các hành tinh trên mặt đất ngày càng lớn hơn. Nói cách khác, khoảng trống là khoảng cách giữa thể tích lớn nhất của siêu Trái đất và thể tích nhỏ nhất của Sao Hải Vương mà vẫn có thể giữ được bầu khí quyển của nó. Các nhà nghiên cứu đã báo cáo những phát hiện của họ vào ngày 14 tháng 5 năm 2021, trong Tạp chí thiên văn.

đồ họa thông tin về lỗ bán kính ngoại hành tinh

Sơ đồ mô tả bán kính khe hở của một hành tinh ngoài hành tinh. Tín dụng: Simmons Foundation

David, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm Vật lý Thiên văn Tính toán của Viện Flatiron (CCA) ở thành phố New York, cho biết: “Vấn đề là các hành tinh không phải là miền cố định của đá và khí. Trong một số mô hình tổn thất khí quyển được đề xuất trước đây, “một số hành tinh trong số này lớn hơn gấp mười lần trong thời kỳ đầu của chúng.”

READ  Giám đốc khí hậu của NASA, bảo vệ các điểm hẹn trên mặt trăng

Các kết quả cho thấy sự tin cậy đối với hai nghi phạm được đề xuất trước đó trong trường hợp: nhiệt dư từ quá trình hình thành hành tinh và bức xạ cường độ cao từ các ngôi sao chủ. Cả hai hiện tượng đều bổ sung năng lượng cho bầu khí quyển của hành tinh, khiến khí thoát ra ngoài không gian. David nói: “Cả hai tác động đều quan trọng, nhưng chúng ta sẽ cần những mô hình phức tạp hơn để tìm ra mức độ và thời điểm mà mỗi tác động đóng góp” vào chu kỳ sống của hành tinh.

Các đồng tác giả của bài báo là Gabriella Contardo, Thành viên nghiên cứu CCA, Ruth Angus, Nhà khoa học nghiên cứu liên kết CCA, Megan Biddle, Nhà khoa học nghiên cứu liên kết Daniel Fuhrmann-Mckey, và Nhà nghiên cứu khách mời của CCA Samuel Grunblatt.

Nghiên cứu mới sử dụng dữ liệu được thu thập bởi tàu vũ trụ Kepler, tàu vũ trụ đo ánh sáng từ các ngôi sao ở xa. Khi nào hành tinh ngoài hệ mặt trời المجموعة Di chuyển giữa ngôi sao và Trái đất, ánh sáng quan sát được từ ngôi sao mờ đi. Bằng cách phân tích tốc độ quay của một hành tinh xung quanh ngôi sao của nó, kích thước của ngôi sao và độ mờ đục của nó, các nhà thiên văn học có thể ước tính kích thước của ngoại hành tinh. Những phân tích này cuối cùng đã dẫn đến việc khám phá ra khoảng cách bán kính.

Một mô phỏng máy tính về cách phân bố kích thước của các hành tinh thay đổi khi các hệ hành tinh già đi. Khoảng cách bán kính xuất hiện khoảng gấp đôi bán kính Trái đất – mặc dù nó phụ thuộc vào chu kỳ quỹ đạo của các hành tinh. Bằng chứng chỉ ra rằng khe hở biến đổi theo thời gian như một lớp vỏ nhỏ bọc khí.sao Hải vương Các hành tinh mất đi bầu khí quyển, để lại một Trái đất khổng lồ rắn chắc. Một trong những hành tinh đang trải qua quá trình này được đánh dấu (được minh họa như một lõi khí quyển), với tỷ lệ thay đổi kích thước của nó được vẽ ở bên phải. Tín dụng: Hoạt hình của Eric Pettigora (Đại học California); Mô phỏng bởi James Owen (Đại học Hoàng gia Luân Đôn)

Các nhà khoa học trước đây đã đề xuất một số cơ chế tiềm năng để tạo ra khoảng trống, với mỗi quá trình xảy ra trên một quy mô thời gian khác nhau. Một số người tin rằng khoảng trống xảy ra trong quá trình hình thành hành tinh khi một số hành tinh hình thành mà không có đủ khí gần để khuếch đại kích thước của chúng. Trong trường hợp này, bán kính của hành tinh, và do đó là khoảng cách bán kính, được in ra khi mới sinh. Một giả thuyết khác là va chạm với đá không gian có thể làm nổ tung bầu khí quyển dày của hành tinh, ngăn các hành tinh nhỏ hơn tích tụ quá nhiều khí. Cơ chế tác động này sẽ mất khoảng 10 triệu đến 100 triệu năm.

READ  Trung Quốc công bố những hình ảnh mới về sao Hỏa do tàu thám hiểm Zhurong chụp

Các cơ chế tiềm năng khác đòi hỏi nhiều thời gian hơn. Một gợi ý là các tia X cường độ cao và bức xạ cực tím từ ngôi sao chủ của hành tinh sẽ loại bỏ khí này theo thời gian. Quá trình này, được gọi là chỉnh sửa quang học, mất ít hơn 100 triệu năm đối với hầu hết các hành tinh, nhưng có thể mất hàng tỷ năm đối với một số hành tinh. Một gợi ý khác là nhiệt dư từ quá trình hình thành hành tinh đang dần bổ sung năng lượng vào bầu khí quyển của hành tinh, khiến khí thoát ra ngoài vũ trụ trong hàng tỷ năm.

David và các đồng nghiệp của ông đã bắt đầu cuộc điều tra của họ bằng cách xem xét kỹ hơn lỗ hổng. Việc đo kích thước của các ngôi sao và ngoại hành tinh có thể khó khăn, vì vậy họ đã dọn dẹp dữ liệu để chỉ bao gồm các hành tinh có đường kính đã được biết đến một cách tự tin. Quá trình xử lý dữ liệu này cho thấy nhiều khoảng trống trống rỗng hơn người ta tưởng.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã sắp xếp các hành tinh dựa trên việc chúng trẻ hơn hay già hơn 2 tỷ năm. (Để so sánh, Trái đất đã 4,5 tỷ năm tuổi.) Vì ngôi sao và các hành tinh của nó hình thành đồng thời, họ xác định tuổi của mỗi hành tinh dựa trên tuổi của ngôi sao đó.

READ  Quả cầu bóng tối mỏng có thể ẩn nấp ở trung tâm của Dải Ngân hà

Kết quả chỉ ra rằng sao Hải Vương trẻ không thể giữ được khí của nó. Trải qua hàng tỷ năm, khí bị loại bỏ, để lại một Trái đất khổng lồ, chủ yếu là rắn. Quá trình này sẽ mất nhiều thời gian hơn trong trường hợp sao Hải Vương nhỏ lớn hơn – đã trở thành lớn nhất trong số các siêu Trái đất – nhưng sẽ không ảnh hưởng đến hầu hết các hành tinh khí khổng lồ, có lực hấp dẫn đủ mạnh để chịu được bầu khí quyển của chúng.

Thực tế là khoảng cách bán kính phát triển qua hàng tỷ năm cho thấy rằng thủ phạm không phải là các vụ va chạm hành tinh hoặc ý thích cố hữu của sự hình thành hành tinh. David nói rằng nhiệt dư từ bên trong các hành tinh dần dần làm sạch bầu khí quyển là vừa phải, nhưng bức xạ cường độ cao từ các ngôi sao mẹ cũng có thể góp phần, đặc biệt là từ rất sớm. Bước tiếp theo là các nhà khoa học phải mô hình hóa tốt hơn cách các hành tinh tiến hóa để xem cách giải thích nào đóng vai trò lớn hơn. Điều đó có thể có nghĩa là xem xét các phức tạp bổ sung như tương tác giữa các bầu khí quyển sơ khai và từ trường của các hành tinh hoặc đại dương magma.

Tham khảo: “Sự tiến hóa của sự phân bố kích thước ngoại hành tinh: Sự hình thành các siêu Trái đất qua hàng tỷ năm” của Trevor J. David, Gabriella Contardo, Angeli Sandoval, Ruth Angus, Yuxi (Lucy) Lo, Megan Biddle, Jason L. Curtis, và Daniel Forman-Mckey, Benjamin J. Fulton, Samuel K. Grunblatt và Eric A. Pettigora, ngày 14 tháng 5 năm 2021, Có sẵn tại đây. Tạp chí thiên văn.
DOI: 10.3847 / 1538-3881 / abf439