Trong khoảng 5 tỉ năm nữa, Mặt Trời sẽ cạn kiệt nhiên liệu, giãn nở thành một sao khổng lồ đỏ rồi dần mất đi các lớp ngoài, chỉ để lại phần lõi đặc gọi là sao lùn trắng. Quá trình này có thể phá hủy một số hành tinh trong hệ Mặt Trời, trong khi những thiên thể khác vẫn tồn tại và tiếp tục chịu tác động từ lực hấp dẫn của ngôi sao còn lại.
Phát hiện mới về sao lùn trắng mang tên J1328−1450 cung cấp thêm manh mối về những gì có thể xảy ra với các hệ hành tinh sau khi ngôi sao trung tâm kết thúc vòng đời.
Dấu tích hai thiên thể đá quanh ngôi sao đã chết
Nằm trong Dải Ngân hà, thuộc chòm sao Xử Nữ và cách Trái đất khoảng 1.600 năm ánh sáng, J1328−1450 được quan sát bằng Kính viễn vọng Rất lớn (VLT) của Đài thiên văn Nam Âu (ESO), đặt tại Chile.
Điểm đặc biệt của hệ thống này là đĩa vật chất bao quanh sao lùn trắng không tạo thành một vòng đơn như những trường hợp từng được phát hiện, mà chia thành hai vành đai riêng biệt. Trước nghiên cứu này, các nhà thiên văn học đã xác định được 21 sao lùn trắng có đĩa mảnh vụn hành tinh bao quanh, nhưng chưa ghi nhận cấu trúc hai vòng tương tự.
Theo nhóm nghiên cứu, hai vành đai có thể được hình thành từ vật chất của hai thiên thể đá khác nhau, hoặc từ những lớp cấu tạo khác nhau của một thiên thể lớn đã bị phá vỡ dưới tác động của lực hấp dẫn.
“Nghiên cứu này cho thấy tàn dư của một hệ hành tinh có thể có cấu trúc phức tạp hơn nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ, đồng thời cung cấp thêm bằng chứng cho thấy các thiên thể đá có thể tồn tại sau quá trình một ngôi sao biến đổi thành sao lùn trắng”, nhà thiên văn học Felipe Lagos-Vilches thuộc Đại học Kỹ thuật Federico Santa María (Chile), đồng tác giả nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Astronomy cho biết.
J1328−1450 có khối lượng bằng khoảng 47% khối lượng Mặt Trời, nhưng đường kính chỉ xấp xỉ Trái Đất. Đây là đặc điểm điển hình của sao lùn trắng, những lõi sao đặc còn sót lại sau khi các ngôi sao có khối lượng tương tự Mặt Trời kết thúc giai đoạn tiến hóa chính.
Các nhà khoa học cho rằng những vật thể đá còn tồn tại quanh J1328−1450 có thể là tàn tích của các hành tinh lớn hơn, đã bị biến dạng mạnh trong quá trình ngôi sao chủ giãn nở thành sao khổng lồ đỏ. Một thiên thể có thể có kích thước tương đương hành tinh lùn Pluto, trong khi vật thể còn lại nhỏ hơn.
Theo nhà thiên văn học Lagos-Vilches, hệ hành tinh ban đầu có thể từng tồn tại quanh ngôi sao trước khi nó bước vào giai đoạn cuối vòng đời. Khi ngôi sao giãn nở, một số hành tinh ở quỹ đạo gần bị nuốt chửng, trong khi các thiên thể ở xa hơn có cơ hội sống sót.
Tuy nhiên, sự tồn tại của chúng không đồng nghĩa với việc các hành tinh vẫn giữ nguyên quỹ đạo ban đầu. Sau khi ngôi sao biến thành sao lùn trắng, lực hấp dẫn có thể làm thay đổi quỹ đạo của những thiên thể còn lại, đẩy một số vật thể vào những quỹ đạo lệch tâm và tiến gần ngôi sao hơn.
“Những vật thể đến đủ gần đã bị lực hấp dẫn của sao lùn trắng phá vỡ. Vật chất của chúng bị phân tán thành một đĩa mảnh vụn chứa bụi và khí. Tuy nhiên, hai thiên thể đá tương đối lớn có thể đã tồn tại bên trong đĩa vật chất này”, nhà thiên văn học Lagos-Vilches giải thích.
Nhóm nghiên cứu nhận thấy vòng ngoài có hàm lượng magiê thấp hơn đáng kể so với vòng trong. Sự khác biệt về thành phần hóa học này gợi ý hai vòng có thể bắt nguồn từ những thiên thể khác nhau, hoặc từ các lớp vật chất khác nhau của cùng một thiên thể đá đã bị phá vỡ khi tiến quá gần sao lùn trắng.
Gợi mở về tương lai của hệ Mặt Trời
Phát hiện J1328−1450 cũng giúp các nhà khoa học hình dung rõ hơn về tương lai xa của hệ Mặt Trời.
Theo nhà thiên văn học Lagos-Vilches, trong khoảng 5 tỉ năm nữa, Mặt Trời sẽ giãn nở thành sao khổng lồ đỏ. Sao Thủy và Sao Kim được dự đoán sẽ bị nuốt chửng trong quá trình này, trong khi số phận của Trái Đất vẫn chưa được giới khoa học thống nhất. Các hành tinh ở xa hơn như Sao Mộc và Sao Thổ có khả năng tồn tại sau giai đoạn Mặt Trời giãn nở.
Tuy nhiên, ngay cả những thiên thể sống sót cũng không hoàn toàn tránh khỏi tác động của quá trình biến đổi này. Sau khi Mặt Trời trở thành sao lùn trắng, các tàn dư hành tinh, mặt trăng và tiểu hành tinh có thể bị lực hấp dẫn kéo vào gần ngôi sao, rồi bị xé vỡ và tạo thành những đĩa bụi, khí bao quanh.
“Do đó, một đĩa mảnh vụn như đĩa xung quanh J1328−1450 có thể đại diện cho một giai đoạn khả thi trong tương lai rất xa của hệ hành tinh chúng ta”, ông Lagos-Vilches nhận định.
Phát hiện này không chỉ mở rộng hiểu biết về các hệ hành tinh sau khi ngôi sao chủ kết thúc vòng đời, mà còn cho thấy những tàn tích của các hành tinh có thể tiếp tục tồn tại dưới những cấu trúc phức tạp, ngay cả khi ngôi sao trung tâm đã biến đổi.
