Sử dụng các mô phỏng máy tính rất tinh vi kết hợp với quan sát, một nhóm do các nhà nghiên cứu ở Viện khoa học Trái Đất và sự sống (ELSI) thuộc Viện công nghệ Tokyo đứng đầu đã cho thấy cách mà có thể các TNO đã ra đời.
TNO là các thiên thể có kích thước nhỏ hơn các hành tinh nhưng lớn hơn các sao chổi, chuyển động ở quỹ đạo xa hơn Sao Hải Vương - có nghĩa là Pluto cũng là một TNO. Các TNO có lẽ đã hình thành cùng lúc với cả Hệ Mặt Trời, việc hiểu về nguồn gốc của chúng có thể cung cấp những manh mối quan trọng trong việc tìm hiểu về nguồn gốc của toàn bộ Hệ Mặt Trời.
Giống như nhiều thiên thể lớn khác của Hệ Mặt Trời - chẳng hạn như Trái Đất, nhiều TNO cũng có vệ tinh của chúng, thường hình thành vào giai đoạn sớm do va chạm giữa các khối vật chất tham gia vào việc tạo thành Hệ.
Đặc điểm của các TNO và vệ tinh - chẳng hạn như đặc điểm quỹ đạo, thành phần và tốc độ quay - cung cấp nhiều manh mối để hiểu về sự hình thành của chúng. Những đặc điểm này phản ánh lịch sự hình thành và va chạm của chúng, qua đó có thể liên hệ với cách mà vệ tinh của các hành tinh khổng lồ là Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương thay đổi theo thời gian kể từ khi Hệ Mặt Trời ra đời.
Tàu không gian New Horizons đã bay qua Pluto - TNO nổi tiếng nhất - vào năm 2015. Kể từ đó, Pluto và vệ tinh Charon của nó đã thu hút được rất nhiều sự chú ý của các nhà khoa học hành tinh, đồng thời nhiều vệ tinh nhỏ quanh các TNO lớn khác cũng đã được phát hiện. Trên thực tế, mọi TNO có đường kính trên 1.000 km đã biết đều đã được phát hiện việc có vệ tinh.
Có một điều thú vị là phạm vị của tỷ lệ khối lượng ước tính giữa vệ tinh và vật thể chủ của nó (chẳng hạn tỷ lệ khối lượng của Charon và Pluto) trải dài từ 1/10 đến 1/1.000 - trong khi đó, tỷ lệ của Mặt Trăng/Trái Đất là ~1/80. Điều này là đáng chú ý vì Mặt Trăng và Charon là những thiên thể hình thành do kết quả của va chạm lớn.
Các TNO lớn nhất đã biết. Vật thể nhỏ hơn đặt chèn lên trên một số TNO là vệ tinh lớn nhất của chúng, chẳng hạn Charon là vệ tinh lớn nhất của Pluto.
Để nghiên cứu sự hình thành và tiến hóa của các hệ vệ tinh TNO, nhóm nghiên cứu thực hiện hơn 4.000 mô phỏng va chạm và tính toán. Nghiên cứu của họ cho thấy kích thước và quỹ đạo của hệ vệ tinh của các TNO có thể giải thích được với việc chúng hình thành từ va chạm giữa các thiên thể nóng chảy trong giai đoạn sớm của Hệ Mặt Trời. Họ cũng phát hiện ra rằng các TNO đủ lớn thì có thể giữ được nhiệt bên trong và tiếp tục ở dạng nóng chảy trong vòng vài triệu năm sau khi hình thành, đặc biệt là nếu như nguồn nhiệt bên trọng của chúng là các động vị phóng xạ có thời gian sống ngắn như nhôm-26.
Vì các thiên thể hình thành trong giai đoạn đầu cần có nhiều phóng xạ thời gian sống ngắn để có dạng nóng chảy, phát hiện này gợi ý rằng các hệ vệ tinh của TNO đã hình thành rất sớm, trước khi các hành tinh nhóm ngoài di chuyển ra phía ngoài, có thể là trong khoảng 700 triệu năm đầu tiên của Hệ Mặt Trời.
Các lý thuyết trước đây về hình thành hành tinh đã gợi ý rằng sự lớn lên của các TNO cần nhiều thời gian hơn so với thời gian sống của các nguyên tố phóng xạ sống ngắn. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu thấy rằng sự hình thành nhanh của TNO phù hợp với những nghiên cứu gần đây về hình thành hành tinh, việc đó gợi ý rằng các TNO đã hình thành thông qua sự bồi tụ của nhiều vật thể rắn nhỏ.
Mặc dù có sự phù hợp như nêu trên, các phân tích khác cho thấy các sao chổi đã hình thành sau khi hầu hết các chất phóng xạ sống ngắn đã phân rã. Vì vậy các tác giả của nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng vẫn còn nhiều việc phải làm để có được một mô hình thống nhất về nguồn gốc của các thiên thể dạng hành tinh trong Hệ Mặt Trời.
Tuấn Phong
Theo Space Daily
Đọc thêm: Tại sao Pluto không còn là hành tinh?
