Một nhóm nghiên cứu quốc tế do nhà thiên văn học Lauren Weiss của Đại học Montréal (Canada) đã phát hiện ra rằng các ngoại hành tinh chuyển động quanh cùng một ngôi sao có xu hướng tương đương về kích thước và khoảng cách quỹ đạo đều nhau. Việc này được hé lộ bởi các quan sát mới thực hiện tại Đài quan sát W.M. Keck về các hệ hành tinh mà kính thiên văn không gian Kepler đã phát hiện, có thể cho thấy hầu hết các hệ hành tinh có lịch sử hình thành khác với Hệ Mặt Trời.
Nhờ một phần đóng góp rất lớn của kính thiên văn Kepler do NASA đưa lên quỹ đạo vào năm 2009, đã có hàng nghìn ngoại hành tinh được tìm thấy. Lượng lớn mẫu này cho phép các nhà nghiên cứu không chỉ nghiên cứu các hệ đơn lẻ, mà còn để đưa ra kết luận về các hệ hành tinh nói chung.
Tiến sĩ Weiss là một thành viên của nhóm khảo sát Kepler ở California, đã sử dụng đài quan sát W.M. Keck ở Maunakea, Hawaii để thu được quang phổ độ phân giải cao của 1305 ngôi sao với 2025 hành tinh quá cảnh tương ứng mà Kepler phát hiện. Từ quang phổ này, thiết bị sẽ đo được kích thước chính xác của các sao và các hành tinh của chúng.
Trong phân tích mới này, nhóm nghiên cứu tập trung vào 909 hành tinh thuộc 355 hệ. Những hành tinh này chủ yếu nằm cách Trái Đất khoảng 1.000 đến 4.000 năm ánh sáng. Sử dụng một phân tích thống kê, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra hai điều đáng ngạc nhiên. Họ nhận thấy rằng các ngoại hành tinh ở đây có cùng kích cỡ. Nếu một hành tinh nhỏ, hành tinh tiếp theo xung quanh cùng một ngôi sao cũng nhỏ, và nếu một hành tinh lớn, hành tinh tiếp theo rất có thể là lớn. Họ cũng phát hiện ra rằng các hành tinh chuyển động quanh cùng một ngôi sao thường có khoảng cách quỹ đạo đều nhau.
“Các hành tinh trong một hệ có cùng kích thước và khoảng cách đều nhau, giống như những hạt đậu trong vỏ (*). Những đặc điểm này sẽ không xảy ra nếu hành tinh có kích thước hoặc khoảng cách được hình thành một cách ngẫu nhiên”, Weiss giải thích.
(*) Đậu trong vỏ: nguyên văn là "peas in a pod", ý là chúng rất giống nhau.
Kích thước và khoảng cách quỹ đạo của các hành tinh như vậy có ý nghĩa đối với việc hiểu về sự hình thành của hầu hết các hệ hành tinh. Trong lý thuyết hình thành hành tinh cổ điển, các hành tinh được tạo thành từ đĩa tiền hành tinh bao quanh một sao mới hình thành. Các hành tinh có thể hình thành trong các cấu trúc nhỏ gọn với kích thước tương tự và khoảng cách quỹ đạo đều nhau, theo một cách tương tự như mô hình mới quan sát được trong các hệ ngoại hành tinh. Tuy nhiên, trong Hệ Mặt Trời của chúng ta, các hành tinh nhóm trong có khoảng cách lớn đáng ngạc nhiên và kích cỡ thì khác nhau.
Những bằng chứng trong Hệ Mặt Trời cho thấy Sao Mộc và Sao Thổ đã phá vỡ cấu trúc ban đầu của hệ, kết quả là bốn hành tinh đá tách biệt mà chúng ta có ngày nay. Những hành tinh kiểu đó trong hầu hết các hệ khác vẫn có kích thước tương tự và cách đều nhau cho thấy có lẽ chúng hầu như không bị xáo trộn gì kể từ khi hình thành.
Để kiểm chứng giả thuyết này, Weiss đang tiến hành một nghiên cứu mới tại đài quan sát Keck để tìm kiếm các hành tinh tương tự Sao Mộc trên các hệ đa hành tinh của Kepler. Các hệ hành tinh được nghiên cứu bởi Weiss và nhóm của bà có nhiều hành tinh gần với ngôi sao của chúng. Do thời gian hạn chế của sứ mệnh Kepler, chúng ta còn biết rất ít về việc liệu có loại hành tinh nào mà có khoảng cách quỹ đạo lớn hơn so với các hệ này. Họ hy vọng sẽ kiểm tra được xem sự hiện diện hay vắng mặt của các hành tinh ở khoảng cách quỹ đạo lớn giống Sao Mộc có liên quan gì đến mô hình các hành tinh nằm phía trong của hệ.
Bất kể nhóm hành tinh phía ngoài ra sao, sự giống nhau của các hành tinh phía trong ở các hệ ngoại hành tinh đòi hỏi một lời giải thích. Nếu có thể xác định được yếu tố nào đã quyết định kích cỡ hành tinh, nó sẽ giúp xác định xem một ngôi sao như thế nào có thể có các hành tinh đá thích hợp với sự sống.
Minh Phương
Theo Science Daily
