Các hành tinh được tin rằng hình thành từ những đĩa khí và bụi quanh các sao trẻ. Nhưng các nhà thiên văn học đã phải rất nỗ lực trong việc hoàn thiện lý thuyết về nguồn gốc của chúng để giải thích xem làm cách nào những đĩa này có thể phát triển thành những hệ hành tinh. Một nhóm nghiên cứu Pháp-Anh-Úc cho biết họ đã có câu trả lời, với những mô phỏng cho thấy sự hình thành của những "bẫy bụi" mà ở đó những mẩu vật chất có kích thước cỡ viên sỏi tập hợp lại với nhau để lớn dần thành khối lớn tạo nên các hành tinh.
Hệ Mặt Trời của chúng ta và các hệ hành tinh khác đã khởi đầu từ những đĩa khí và bụi bao quanh một sao trẻ. Những quá trình biến những hạt bụi nhỏ bé với kích thước chỉ vài phần triệu met thành những kết cấu vài centimet, cũng như cơ chế để biến những khối có kích thước vài kilomet thành những lõi hành tinh đều chưa được hiểu rõ.
Giai đoạn trung gian, tạo nên những khối có kích thước viên sỏi và tập hợp chúng lại thành như những vật thể có kích thước tiểu hành tinh vẫn còn chưa rõ ràng. Nhưng với hơn 3.500 hành tinh đã được tìm thấy ở quanh các sao khác, toàn bộ quá trình này chắc chắn phải như nhau trong vũ trụ.
Tiến sĩ Jean-Francois Gonzalez ở Trung tâm nghiên cứu Vật lý thiên văn Lyon, Pháp là người đứng đầu nghiên cứu này. Ông bình luận: "Cho tới nay chúng ta đã cố gắng giải thích cách mà các viên sỏi có thể tập hợp để tạo thành hành tinh, và chúng ta đã khám há ra một lượng lớn các hành tinh chuyển động quanh các sao khác. Điều đó buộc chúng ta nghĩ tới việc giải quyết bí ẩn này."
Có hai rào cản chính cần vượt qua để những viên sỏi có thể trở thành một hành tinh. Thứ nhất là lực kéo của khí tác động lên các hạt bụi khiến chúng trôi nhanh về sao trung tâm (đối với Hệ Mặt Trời thì đó là Mặt Trời), đó là nơi chúng bị phá huỷ và không còn vật chất để tạo thành hành tinh. Thách thức thứ hai là những hạt bụi đang phát triển có thể bị phá vỡ do những va chạm ở vận tốc cao, khiến chúng vỡ vụn ra và làm đảo ngược quá trình tổng hợp.
Những nơi duy nhất trong đĩe tạo thành hành tinh mà những vấn đề này có thể được giải quyết được gọi là những cái "bẫy bụi". Ơ những vùng áp suất cao này, chuyển động chậm hơn, cho phép các hạt bụi tích lại với nhau. Với việc vận tốc giảm, các hạt cũng tránh được việc vỡ vụn khi va chạm với nhau.
Cho tới nay, các nhà thiên văn học tin rằng những bẫy bụi có thể chỉ tồn tại trong những môi trường rất đặc biệt, nhưng các mô phỏng máy tính được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng chúng rất phổ biến. Mô hình của họ đặc biệt chí trọng vào cách mà bụi trong đĩa kéo các thành phần khí. Trong hầu hết các mô phỏng, khí gây ra chuyển động của bụi, nhưng đôi khi trong điều kiện đặc biệt của bụi, bụi lại có tác động mạnh hơn khí.
Hiệu ứng này được gọi là phản ứng kéo ngược khí động học. Nó thường được cho rằng không đáng kể nên ít được chú ý trong những nghiên cứu về sự phát triển bụi. Nhưng những hiệu ứng này trở nên quan trọng trong những môi trường giàu bụi, chẳng hạn như trong những khu vực tạo thành hành tinh.
Hiệu ứng kéo ngược làm giảm vận tốc trôi về phía trong của bụi, khiến chúng có đủ thời gian để phát triển kích thước. Khi đã đủ lớn, các hạt bụi đã có địa chỉ mới và không bị kéo bởi khí nữa. Dưới ảnh hưởng của phản ứng ngược này, khí bị đẩy ra ngoài và tạo thành những vùng áp suất cao là những bẫy bụi. Những cái bẫy tự nhiên này sau đó kéo lấy bụi từ những khu vực khác của đĩa, tạo thành một vành vật chất rắn rất đặc, hỗ trợ cho sự hình thành của các hành tinh.
Gonzalez kết luận: "Chúng tôi rất phấn khích khi khám phá ra rằng với những thành phần hợp lý, các bẫy bụi có thể hình thành một cách tự nhiên trong môi trường rộng. Đây là một giải pháp đơn giản và rõ ràng cho bài toán đã tồn tại rất lâu về sự hình thành hành tinh."
Các đài quan sát như ALMA ở Chile đã thấy những vành sáng và tối trong những hệ hành tinh đang hình thành được cho rằng là các bẫy bụi. Gonzalez và nhóm của ông, cùng nhiều nhóm nghiên cứu khác khắp thế giới giờ đây đang lên kế hoạch mở rộng mô hình này.
Bryan
Theo Science Daily
