Phát hiện những ngôi sao chết 'nuốt chửng' các hành tinh khổng lồ

Nghiên cứu mới do các nhà thiên văn học tại Đại học College London (UCL) và Đại học Warwick (Anh) dẫn đầu đã cung cấp bằng chứng cho thấy các hành tinh này bị kéo vào trong và phá hủy khi ngôi sao chủ của chúng tiến hóa.

Các ngôi sao giống như Mặt Trời của chúng ta cuối cùng sẽ cạn kiệt nhiên liệu hydro. Khi đó, chúng bắt đầu nguội đi và phình to, bước vào giai đoạn được gọi là sao khổng lồ đỏ. Các nhà khoa học ước tính Mặt Trời sẽ đạt đến giai đoạn này trong khoảng 5 tỷ năm nữa. Dựa trên dữ liệu quan sát gần nửa triệu ngôi sao vừa bước vào giai đoạn "hậu chuỗi chính" này, nghiên cứu được công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society đã làm sáng tỏ số phận tàn khốc của các hệ hành tinh.

Bằng cách sử dụng dữ liệu từ Vệ tinh Khảo sát Hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời (TESS) của NASA, các nhà nghiên cứu đã sàng lọc hơn 15.000 tín hiệu và xác định được 130 hành tinh cùng các ứng cử viên hành tinh quay rất gần các ngôi sao này (chu kỳ quỹ đạo từ 12 ngày trở xuống), trong đó có 33 ứng cử viên mới. Tuy nhiên, một thực tế rõ ràng đã xuất hiện: các hành tinh có quỹ đạo hẹp ít phổ biến hơn hẳn ở xung quanh những ngôi sao đã phình to thành sao khổng lồ đỏ. Cụ thể, tỷ lệ xuất hiện các hành tinh này ở những ngôi sao trẻ hơn là 0,35%, nhưng giảm mạnh xuống chỉ còn 0,11% ở các sao khổng lồ đỏ tiến hóa hơn. Điều này cho thấy nhiều hành tinh đã bị phá hủy.

Tiến sĩ Edward Bryant, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Đây là bằng chứng mạnh mẽ cho thấy khi các ngôi sao tiến hóa khỏi dãy chính của chúng, chúng có thể nhanh chóng khiến các hành tinh xoắn ốc vào trong chúng và bị phá hủy. Điều này đã từng là chủ đề tranh luận và lý thuyết trong một thời gian, nhưng giờ đây chúng ta có thể trực tiếp nhìn thấy tác động của điều này và đo lường nó ở cấp độ một quần thể sao lớn." Ông nói thêm: "Chúng tôi đã dự đoán sẽ thấy hiệu ứng này nhưng chúng tôi vẫn ngạc nhiên về việc những ngôi sao này dường như nuốt chửng các hành tinh gần chúng hiệu quả đến mức nào".

Nhóm nghiên cứu tin rằng quá trình này được thúc đẩy bởi lực kéo hấp dẫn. Tiến sĩ Bryant giải thích: "Chúng tôi nghĩ rằng sự phá hủy xảy ra do cuộc kéo co hấp dẫn giữa hành tinh và ngôi sao, được gọi là tương tác thủy triều. Khi ngôi sao tiến hóa và mở rộng, tương tác này trở nên mạnh hơn. Giống như Mặt Trăng kéo các đại dương của Trái Đất để tạo ra thủy triều, hành tinh kéo ngôi sao. Những tương tác này làm hành tinh chậm lại và khiến quỹ đạo của nó co lại, làm nó xoắn ốc vào trong cho đến khi nó vỡ tung hoặc rơi vào ngôi sao".

Phát hiện này cũng đặt ra câu hỏi về tương lai xa xôi của chính Hệ Mặt Trời. Tiến sĩ Vincent Van Eylen, đồng tác giả nghiên cứu, chia sẻ: "Trong vài tỷ năm nữa, chính Mặt Trời của chúng ta sẽ phình to và trở thành một sao khổng lồ đỏ. Khi điều này xảy ra, liệu các hành tinh trong hệ mặt trời có sống sót không? Chúng tôi đang phát hiện ra rằng trong một số trường hợp, các hành tinh không sống sót". Đánh giá về số phận của hành tinh chúng ta, ông lưu ý: "Trái Đất chắc chắn an toàn hơn các hành tinh khổng lồ trong nghiên cứu của chúng tôi, những hành tinh ở gần ngôi sao của chúng hơn rất nhiều. Nhưng chúng tôi chỉ mới xem xét giai đoạn sớm nhất của thời kỳ hậu dãy chính, một hoặc hai triệu năm đầu tiên của nó, các ngôi sao còn phải trải qua quá trình tiến hóa dài hơn nhiều. Khác với những hành tinh khổng lồ biến mất trong nghiên cứu của chúng tôi, bản thân Trái Đất có thể sống sót qua giai đoạn sao khổng lồ đỏ của Mặt Trời. Nhưng sự sống trên Trái Đất có lẽ sẽ không được như vậy".

Để xác nhận xem các đối tượng quan sát được thực sự là hành tinh hay chỉ là sao lùn nâu (những "ngôi sao thất bại"), các nhà thiên văn học sẽ cần xác định khối lượng của chúng bằng cách theo dõi các chuyển động tinh tế của ngôi sao chủ. Tiến sĩ Bryant kết luận: "Một khi chúng ta có khối lượng của những hành tinh này, điều đó sẽ giúp chúng ta hiểu chính xác điều gì đang khiến những hành tinh này xoắn ốc vào trong và bị phá hủy".