Va chạm dữ dội trong hệ sao trẻ hé lộ giai đoạn hình thành hành tinh

Những vụ va chạm vũ trụ hiếm hoi

Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà thiên văn học đã ghi nhận trực tiếp dấu vết của những vụ va chạm lớn giữa các thiên thể trong một hệ sao ngoài hệ Mặt Trời.

Những quan sát quanh ngôi sao trẻ Fomalhaut không chỉ mang ý nghĩa đột phá về mặt quan sát, mà còn cho phép các nhà khoa học tái hiện giai đoạn dữ dội khi các hành tinh của hệ Mặt Trời đang hình thành.

Fomalhaut cách Trái Đất khoảng 25 năm ánh sáng và có tuổi đời ước tính khoảng 440 triệu năm. So với hệ Mặt Trời đã 4,6 tỷ năm tuổi, đây là một hệ sao rất trẻ.

Chính ở những hệ sao non trẻ như vậy, các nhà khoa học cho rằng các vụ va chạm dữ dội giữa tiểu hành tinh và thiên thể băng đá xảy ra thường xuyên hơn, đóng vai trò then chốt trong quá trình hình thành hành tinh.

Trong quá trình quan sát kéo dài nhiều thập kỷ, giới nghiên cứu đã phát hiện hai sự kiện bất thường vào các năm 2004 và 2023: những đám mây bụi khổng lồ bất ngờ xuất hiện trong vành đai mảnh vụn bao quanh Fomalhaut và phản chiếu ánh sáng của sao chủ.

Đây được xem là bằng chứng trực tiếp đầu tiên về những vụ va chạm lớn trong một hệ hành tinh ngoài hệ Mặt Trời.

Theo Paul Kalas, trưởng nhóm nghiên cứu thuộc Đại học California, Berkeley, cảm giác khi quan sát các đám mây bụi này “giống như đang nhìn ngược thời gian, trở về giai đoạn hỗn loạn của hệ Mặt Trời khi nó chưa đầy một tỷ năm tuổi”.

Khi “hành tinh” chỉ là đám mây bụi

Điều đặc biệt là các nhà khoa học không trực tiếp chứng kiến khoảnh khắc va chạm, mà chỉ ghi nhận hậu quả: những đám mây bụi khổng lồ lan rộng trong không gian. Chính đặc điểm này từng khiến giới thiên văn nhầm lẫn.

Năm 2008, một điểm sáng trong vành đai tiền hành tinh của Fomalhaut từng được cho là một hành tinh và được đặt tên là Fomalhaut b. Tuy nhiên, các nghiên cứu mới cho thấy “hành tinh” này thực chất chỉ là một đám mây bụi sinh ra từ va chạm giữa hai tiểu hành tinh lớn, sau đó mờ dần và biến mất theo thời gian.

“Đây là một hiện tượng hoàn toàn mới: một nguồn sáng xuất hiện trong hệ hành tinh rồi dần dần biến mất sau hơn một thập kỷ,” ông Paul Kalas cho biết. “Nó trông giống một hành tinh vì các hành tinh cũng chỉ hiện lên như những chấm sáng nhỏ quay quanh sao”.

Phân tích độ sáng của các đám mây bụi cho thấy, mỗi thiên thể tham gia va chạm có đường kính ít nhất khoảng 60km. Quy mô này lớn gấp nhiều lần thiên thạch Chicxulub, vật thể đã va chạm với Trái Đất cách đây 66 triệu năm và gây ra sự tuyệt chủng của loài khủng long.

Các nhà khoa học ước tính xung quanh Fomalhaut có thể tồn tại tới khoảng 300 triệu tiểu hành tinh có kích thước tương tự. Việc phát hiện khí carbon monoxide trong hệ sao này cũng cho thấy các thiên thể nói trên rất giàu chất dễ bay hơi, tương đồng với các sao chổi băng giá trong hệ Mặt Trời.

Theo Mark Wyatt của Đại học Cambridge, hệ Fomalhaut là một “phòng thí nghiệm tự nhiên” hiếm có, cho phép các nhà khoa học suy ra thành phần, kích thước và mật độ của các tiểu hành tinh, những thông tin gần như không thể thu được bằng các phương pháp quan sát gián tiếp trước đây.

Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục theo dõi Fomalhaut bằng Kính viễn vọng không gian Hubble, đồng thời kết hợp khả năng quan sát hồng ngoại của Kính viễn vọng James Webb để theo dõi sự tiến hóa của các đám mây bụi theo thời gian.