Một loại thiên thể mới được các nhà thiên văn quan tâm tìm kiếm, đó là những "synestia" - tạm dịch là những thiên thể đang kiến tạo. Một thiên thể đang kiến tạo là một khối đá nóng được tạo thành khi các thiên thể cỡ hành tinh lao vào nhau. Khái niệm này được đề xuất bởi Simon Lock tại Đại học Harvard và Sarah Stewart tại Đại học California, Davis.
Theo Stewart, tại một thời điểm nào đó trong quá khứ, bản thân Trái Đất cũng là một synestia. Lock và Stewart mô tả dạng thiên thể mới này trong một bài báo được công bố hôm 22 tháng 5 trên tạp chí Geophysical Research (Nghiên cứu Địa vật lý).
Lock và Stewart nghiên cứu cách mà các hành tinh có thể hình thành từ một loạt những va chạm lớn. Những lý thuyết hiện hành về sự hình thành hành tinh cho biết những hành tinh đá như Trái Đất, Sao Hoả và Sao Kim hình thành trong giai đoạn sớm của Hệ Mặt Trời khi các vật thể nhỏ hơn va chạm với nhau. Những vụ va chạm này mạnh đến mức làm cho các vật thể bị nóng chảy và thậm chí một phần bị bốc hơi, rồi cuối cùng nguội và cứng lại thành các hành tinh có dạng gần cầu như chúng ta biết ngày nay.
Hai nhà nghiên cứu đặc biệt chú ý tới những va chạm giữa các thiên thể có sự tự quay. Một thiên thể quay có xung lượng góc và nó được bảo toàn trong va chạm. Hãy thử hình dung một vận động viên trượt băng đang xoay tròn trên băng. Khi cô ấy dang tay ra thì tốc độ quay sẽ giảm, và khi muốn quay nhanh hơn thì cô ấy cần khép tay lại gần người hơn.
Bây giờ hãy tưởng tượng có hai vận động viên cùng quay tròn trên băng. Nếu họ giữ lấy nhau thì xung lượng góc của họ sẽ được cộng lại và cả hai cùng quay với tổng xung lượng đó.
Lock và Stewart đã xây dựng mô hình mà trong đó hai người trượt băng là hai hành tinh đá cỡ Trái Đất va chạm ở năng lượng và xung lượng góc cao.
"Chúng tôi theo dõi thông kê chi tiết về các va chạm lớn và thấy rằng chúng có thể tạo ra một cấu trúc hoàn toàn mới," Stewart nói.
Các nhà nghiên cứu thấy rằng ở một phạm vi nhiệt độ cao và xung lượng góc lớn, các thiên thể cỡ hành tinh có thể tạo thành một cấu trúc mới lớn hơn, một đĩa lớn lõm ở giữa giống như một tế bào hồng cầu hoặc một chiếc bánh donut. Thiên thể như vậy chứa hầu hết là đá bốc hơi, không hề có bề mặt rắn hoặc lỏng.
Họ gọi thiên thể như vậy là synestia với từ "syn-" có nghĩa là cùng nhau, kết hợp và ghép với "Hestia" - nữ thần của kiến trúc và kết cấu trong thần thoại Hy Lạp.
Một dạng cấu trúc mới
Mấu chốt cho sự tạo thành synestia là do một phần vật chất tạo thành nó bị đẩy ra quỹ đạo phía ngoài. Ở một quả cầu rắn tự quay, mọi điểm từ tâm cho tới bề mặt đều có cùng vận tốc góc. Nhưng trong một va chạm quá lớn, vật chất của hành tinh có thể nóng chảy hoặc bốc hơi khiến chúng tăng thể tích. Nếu lượng vật chất đó đủ lớn và chuyển động đủ nhanh, các phần của thiên thể vượt qua vận tốc cần thiết để giữ một vệ tinh trên quỹ đạo của nó, khiến nó trở thành dạng đĩa - khi đó thiên thể được gọi là synestia.
Những lý thuyết trước đây đã gợi ý rằng những va chạm rất lớn có thể khiến các hành tinh hình thành đĩa chứa vật chất rắn hoặc nóng chảy bao quanh hành tinh. Nhưng với cùng khối lượng hành tinh, một synestia có kích thước lớn hơn nhiều so với với một hành tinh.
So sánh kích thước và cấu trúc của hành tinh rắn, hành tinh có đĩa khí bao quanh và synestia (kích thước đúng tỷ lệ đối với cùng khối lượng hành tinh)
Hầu hết các hành tinh đều trải qua những va chạm có thể khiến chúng trở thành synestia tại một điểm nào đó trong giai đoạn hình thành. Với một thiên thể như Trái Đất, giai đoạn synestia không kéo dài, có lẽ chỉ khoảng 100 năm, sau đó nó mất nhiệt đủ để cô đặc trở lại thành một thiên thể rắn. Nhưng các synestia tạo thành từ những vật thể lớn hơn và nóng hơn như các hành tinh khí khổng lồ hay các ngôi sao có thể kéo dài lâu hơn - Stewart cho biết.
Cấu trúc synestia cũng gợi ý những cách suy nghĩ mới về sự hình thành của Mặt Trăng. Mặt Trăng của Trái Đất có thành phần cấu tạo rất giống Trái Đất, và hầu hết các lý thuyết hiện hành về sự hình thành của nó đều cho rằng có một va chạm lớn đã ném vật chất của Trái Đất lên quỹ đạo. Nhưng một va chạm như vậy cũng có thể đã tạo thành một synestia mà từ đó cả Trái Đất và Mặt Trăng cùng cô đặc thành.
Chưa ai từng quan sát trực tiếp được một synestia, nhưng chúng có thể được tìm thấy trong những hệ hành tinh khác một khi các nhà thiên văn hóc bắt đầu tìm kiếm chúng song song với việc tìm kiếm các hành tinh đá và các hành tinh khí khổng lồ.
Bryan
Theo Science Daily
