Phát hiện hành tinh hình thành từ công thức vật chất mới sau khi sao khổng lồ đỏ nuốt chửng hệ Mặt Trời

Khi những ngôi sao lùn vàng như Mặt Trời của chúng ta chết đi, chúng phình to thành sao khổng lồ đỏ và nghiền nát các hành tinh bên trong bằng lực hấp dẫn khủng khiếp hoặc làm chúng bốc hơi bởi sức nóng kinh hoàng. Sau đó, ngôi sao lắng xuống thành một sao lùn trắng, và với hệ hành tinh bên trong, quá trình này gần như luôn là dấu chấm hết.

Hoặc có thể không phải vậy.

Minh họa của NASA về một hành tinh thế hệ thứ hai quay quanh sao lùn trắng

Theo một bài báo công bố hôm thứ Hai với tiêu đề "Discovery of a second-generation planet candidate accreting onto a white dwarf" (tạm dịch: Phát hiện ứng viên hành tinh thế hệ thứ hai đang bồi tụ vào một sao lùn trắng), nhóm tác giả đã phân tích dữ liệu quan sát sao lùn trắng HS 0209+0832 do Kính viễn vọng Không gian Hubble ghi lại từ năm 1999. Các dữ liệu này "tiết lộ sự hiện diện của carbon, nhôm, silicon, canxi, titan, niken và kẽm trong bầu khí quyển, cùng khoảng 100 vạch phổ không thể nhận dạng".

Niobium — dấu vết của một cái chết sao

Sử dụng kỹ thuật mới, nhóm nghiên cứu giải mã được vật chất bí ẩn kia và kết luận rằng có rất nhiều nguyên tố niobium trong thứ trông giống như một hành tinh khí khổng lồ đang quay quanh HS 0209+0832.

Trong thông cáo của NASA, đồng tác giả Nicholas Stone — nhà vật lý thiên văn lý thuyết tại Đại học Wisconsin — nhấn mạnh:

"Niobium và các nguyên tố nặng hơn sắt rất đặc biệt trong thiên văn học, bởi vì khác với nhiều nguyên tố phổ biến, chúng không được hình thành trong lõi sao bằng phản ứng tổng hợp nhiệt hạch."

Thay vào đó, những nguyên tố nặng này chỉ có thể được tổng hợp trong điều kiện kỳ dị xuất hiện chốc lát bên trong những ngôi sao đang hấp hối. Sự hiện diện của niobium là dấu chỉ của những cơn "hấp hối" ấy, và của việc ruột gan ngôi sao sắp chết bị phóng ra ngoài không gian.

Việc tìm thấy niobium cũng đáng chú ý bởi lẽ, như bài báo giải thích, "những nguyên tố tạo đá theo quy chuẩn" vốn là silicon và sắt. Nhóm nghiên cứu đã so sánh vật chất quan sát được tại HS 0209+0832 với mọi mẫu vật liệu đá đã biết quanh các sao lùn trắng, cùng toàn bộ thiên thạch trong Hệ Mặt Trời của chúng ta — nhưng "không tìm được sự trùng khớp nào về thành phần".

Hành tinh thế hệ thứ hai và cơ hội sống sót

Kết quả này gợi ý rằng hành tinh khí khổng lồ giàu niobium tại HS 0209+0832 vừa là một hành tinh thứ cấp (vốn rất hiếm), vừa được cấu tạo từ loại vật chất chưa từng được quan sát trước đây trong quá trình hình thành hành tinh. Nó cũng chứng minh rằng các hành tinh có thể hình thành gần một ngôi sao ngay sau giai đoạn sao khổng lồ đỏ khắc nghiệt.

Đừng quên rằng HS 0209+0832 còn là một ngoại hành tinh — lớp thiên thể mà nhân loại chỉ mới phát hiện lần đầu vào năm 1992.

Bài báo ước tính hành tinh khí giàu niobium này có kích cỡ tương đương Sao Mộc, nhưng sao lùn trắng đang thổi bay bầu khí quyển của nó, có thể tạo ra "một đuôi vật chất giống đuôi sao chổi, tạo thành đĩa quanh sao lùn trắng rồi rơi trở lại bề mặt ngôi sao — chính là thứ khiến Hubble phát hiện được niobium khi nghiên cứu ngôi sao này".

Đồng tác giả Jamie Williams, từ Khoa Vật lý thuộc Đại học Warwick, nói với NASA rằng ông tin thế giới niobium này sẽ tồn tại lâu dài:

"Nếu hành tinh thế hệ thứ hai thực sự ở đó, tôi cho rằng nó nhiều khả năng sẽ sống sót. Cuối cùng sao lùn trắng sẽ nguội đi và duy trì nhiệt độ ổn định, với hành tinh nằm trong vùng ở được ổn định của nó suốt hàng triệu năm."

Ý nghĩa với giới nghiên cứu

Phát hiện này mở ra một hướng suy nghĩ mới: cái chết của một ngôi sao không nhất thiết là dấu chấm hết cho hệ hành tinh bên trong, mà có thể là khởi đầu của một thế hệ hành tinh mới — được tạo nên từ chính tro tàn của ngôi sao mẹ. Với cộng đồng thiên văn học Việt Nam và thế giới, đây là lời nhắc rằng những dữ liệu cũ như các bản quét Hubble năm 1999 vẫn có thể chứa đựng khám phá mới, miễn là ta có đủ kỹ thuật và sự kiên nhẫn để đọc lại chúng.