Hành tinh kỳ lạ quay 'ngược chiều' quanh ngôi sao chủ

Các hành tinh thường không tùy ý chọn hướng quay quanh ngôi sao của mình. Khi một hệ sao ra đời, ngôi sao và các hành tinh hình thành từ cùng một đĩa khí và bụi khổng lồ đang quay. Vì vậy, chúng thường chuyển động theo cùng một hướng.

Nhưng GJ 3090b dường như không tuân theo quy luật quen thuộc đó.

Hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời này đang quay quanh một ngôi sao lùn đỏ nhỏ theo quỹ đạo gần như ngược chiều với hướng quay của ngôi sao. Trong thiên văn học, đây được gọi là quỹ đạo nghịch hành.

Các nhà thiên văn từng phát hiện một số hành tinh có quỹ đạo nghịch hành. Trong nhiều trường hợp, nguyên nhân có thể đến từ lực hấp dẫn của một hành tinh khổng lồ hoặc một ngôi sao đồng hành. Qua thời gian, lực kéo này có thể làm quỹ đạo của các hành tinh khác bị xáo trộn, thậm chí nghiêng hoặc đảo ngược.

Vấn đề là hệ GJ 3090 dường như không có một vật thể lớn như vậy.

Theo nhà thiên văn Yann Carteret tại Đại học Geneva, nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm những thiên thể lớn có lực hấp dẫn đủ mạnh để làm thay đổi quỹ đạo của GJ 3090b nhưng không tìm thấy. Điều này cho thấy quỹ đạo “ngược chiều” của hành tinh có thể bắt nguồn từ một cơ chế khác.

Minh họa một hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời quay quanh ngôi sao có đĩa vật chất bị nghiêng. Ảnh: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, K. Miller (Caltech/IPAC).

Để nghiên cứu GJ 3090b, nhóm khoa học phân tích 23 giờ quan sát từ hai thiết bị săn tìm ngoại hành tinh tại Đài quan sát La Silla ở Chile.

Họ ghi nhận GJ 3090b đi ngang phía trước ngôi sao chủ 10 lần. Mỗi lần như vậy, hành tinh che đi một phần rất nhỏ ánh sáng từ ngôi sao truyền tới Trái Đất. Mức độ và thời gian ánh sáng suy giảm giúp các nhà thiên văn xác định kích thước cũng như đặc điểm quỹ đạo của hành tinh.

GJ 3090b là hành tinh nằm gần ngôi sao nhất trong hệ và chỉ mất khoảng 2,9 ngày để hoàn thành một vòng quay. Toàn bộ hệ được cho là có hai hoặc có thể ba hành tinh nhỏ hơn sao Hải Vương, với mỗi hành tinh đều hoàn thành quỹ đạo trong chưa đầy 16 ngày.

Điểm khác thường nhất nằm ở độ nghiêng của GJ 3090b. Quỹ đạo của nó lệch tới khoảng 136 độ so với chiều quay của ngôi sao.

Góc lệch lớn hơn 90 độ đồng nghĩa hành tinh đang chuyển động theo hướng ngược lại, khiến nó trở thành một trong những ngoại hành tinh có quỹ đạo lệch mạnh nhất từng được ghi nhận.

Điều khó hiểu là các hành tinh còn lại trong hệ không có quỹ đạo tương tự. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đưa ra một khả năng khác: GJ 3090b có thể đã hình thành theo hướng này ngay từ đầu.

Thông thường, các hành tinh ra đời từ đĩa khí và bụi bao quanh một ngôi sao trẻ. Tuy nhiên, nếu một lượng lớn vật chất từ bên ngoài rơi vào hệ, nó có thể tạo nên một đĩa vật chất mới với hướng quay khác đĩa ban đầu.

Theo giả thuyết của nhóm nghiên cứu, các hành tinh trong hệ có thể không hình thành cùng lúc từ một đĩa vật chất duy nhất. Một số hành tinh xuất hiện trước, còn GJ 3090 b có thể hình thành sau từ lớp khí và bụi mới bị nghiêng theo một hướng khác.

Minh họa một ngôi sao được bao quanh bởi đĩa khí và bụi, nơi vật chất còn sót lại sau quá trình hình thành sao có thể kết tụ thành các hành tinh. Ảnh: NASA/JPL-Caltech

Đây vẫn mới là một giả thuyết và cần thêm bằng chứng để kiểm chứng. Tuy nhiên, nếu kịch bản này đúng, một hệ hành tinh có thể không nhất thiết được tạo ra từ một đĩa vật chất duy nhất với cùng một hướng quay.

Theo nhà thiên văn Vincent Bourrier, cũng thuộc Đại học Geneva, khả năng một hệ hành tinh được “xây dựng lại” từ một đĩa vật chất thứ hai có hướng khác đặc biệt đáng chú ý. Nó cho thấy môi trường xung quanh một ngôi sao trẻ có thể ảnh hưởng đến cách các hành tinh sắp xếp quỹ đạo nhiều hơn những gì giới khoa học từng nghĩ.