Quỹ đạo nghịch hành: khái niệm tưởng hiếm hóa ra là lời cảnh báo
Ngoại hành tinh quỹ đạo ngược là một hành tinh nằm ngoài hệ Mặt Trời, chuyển động quanh sao chủ theo hướng quay ngược lại với chiều tự quay của chính ngôi sao đó, thường đi kèm góc nghiêng quỹ đạo rất lớn so với mặt phẳng xích đạo của sao, khiến cả hệ hành tinh trở thành một cấu trúc bất thường đáng để giới thiên văn học xem xét lại các mô hình hình thành và tiến hóa hành tinh. Lâu nay, chúng ta quen với hình ảnh các hành tinh cùng xoay theo một chiều trật tự quanh sao trung tâm; GJ 3090 b vừa xuất hiện như một ngoại lệ gây khó chịu cho mọi giả định đó. Khi một hành tinh không thừa hưởng chiều quay từ đĩa khí – bụi ban đầu, câu hỏi không chỉ là “vì sao”, mà còn là “các mô hình của chúng ta đã bỏ qua điều gì?”.
Thiên văn học phát hiện GJ 3090 b: một ngoại hành tinh cận Hải Vương tinh đi ngược dòng
Trong một nghiên cứu công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysics, hai nhóm nghiên cứu độc lập tại một đại học ở London và một đại học ở Genève đã báo cáo phát hiện ngoại hành tinh GJ 3090 b xoay ngược chiều sao chủ, một sao lùn đỏ trong hệ GJ 3090. Đây là một hành tinh cận Hải Vương tinh, với bán kính gấp khoảng 2,2 lần Trái Đất và khối lượng gấp 4,5 lần. Việc một hành tinh kích thước trung bình như vậy lại sở hữu quỹ đạo nghịch hành là điều làm cộng đồng thiên văn giật mình: nghịch hành vốn là “đặc sản” của những hệ có thiên thể khổng lồ làm loạn hấp dẫn, chứ không phải những hệ hành tinh bất thường mà bên ngoài không thấy có ai gây sự. Theo nhóm nghiên cứu, GJ 3090 b nằm cách Trái Đất khoảng 73 năm ánh sáng, tức là đủ gần để trở thành phòng thí nghiệm tự nhiên cho các mô hình quỹ đạo cực đoan, nhưng cũng đủ xa để nhắc chúng ta rằng sự đa dạng của vũ trụ không chiều theo tiện nghi lý thuyết.
Góc nghiêng 136 độ: con số đủ lớn để phá vỡ sự "bình thường" của hệ hành tinh
Cốt lõi của cú sốc khoa học lần này nằm ở con số 136 độ. Khi nhóm ở London đo góc nghiêng quỹ đạo của GJ 3090 b so với sao lùn M trung tâm, họ phát hiện quỹ đạo của hành tinh nghiêng tới 136 độ, nghĩa là hành tinh xoay ngược chiều với sao chủ. Quan sát bằng thiết bị NIRPS tại Đài thiên văn La Silla cũng cho thấy góc Psi – độ lệch giữa mặt phẳng quỹ đạo hành tinh và mặt phẳng xích đạo của sao – lên tới 136 độ. Một hệ hành tinh bình thường có Psi gần 0 độ; ở mức hơn 70 độ đã được xem là cực đoan. GJ 3090 b thuộc nhóm chỉ có 5 hệ từng được ghi nhận với Psi trên 70 độ. Việc một hệ hành tinh bất thường như vậy tồn tại mà không kèm theo một “kẻ gây rối” khổng lồ cho thấy: chúng ta đã đánh giá thấp sự đa dạng trong cách vũ trụ sắp xếp quỹ đạo. Con số 136 độ không chỉ là dữ liệu, nó là bằng chứng chống lại mọi xu hướng đơn giản hóa.
Khi mô hình hình thành hành tinh không còn đủ sức: GJ 3090 b buộc khoa học phải nghĩ khác
Các mô hình hiện tại giả định rằng hành tinh và sao chủ cùng sinh ra từ một đĩa khí – bụi quay quanh ngôi sao non trẻ, nên các hành tinh sẽ thừa hưởng chiều quay của đĩa và đi cùng chiều với sao trung tâm. GJ 3090 b thẳng tay phá vỡ giả định đó. Theo một nhà nghiên cứu tham gia, hệ này không có thiên thể đồng hành khổng lồ nào đủ để kéo lệch quỹ đạo hành tinh tới mức nghịch hành, điều vốn là “hung thủ” quen thuộc trong những hệ lệch mạnh. Việc thiếu một vật thể đồng hành khổng lồ khiến họ phải tìm đến các giả thuyết khác, chẳng hạn sao chủ từng bồi tụ một đĩa vật chất thứ cấp bị lệch hướng và quay nghịch hành, từ đó sinh ra các hành tinh mới. Câu nói “Điều này lập tức làm dấy lên câu hỏi bằng cách nào một quỹ đạo bất thường như thế có thể hình thành” không chỉ là lời bình; nó là sự thừa nhận rằng bức tranh hình thành hệ hành tinh đang thiếu mảnh ghép quan trọng.
Từ một quỹ đạo ngược chiều đến bước ngoặt trong nghiên cứu hệ hành tinh bất thường
Điều thú vị là GJ 3090 b không cô độc trong vũ trụ, mà nằm trong số ít hệ hành tinh có góc Psi lớn hơn 70 độ từng được ghi nhận. Nhưng nó đặc biệt vì các hệ còn lại đều sở hữu một vật thể khổng lồ có thể gây lệch quỹ đạo, trong khi hệ này thì không. Sự vắng mặt của “hung thủ” buộc giới nghiên cứu phải bỏ thói quen đổ lỗi cho các tương tác hấp dẫn bạo lực duy nhất, và xem xét nghiêm túc khả năng hệ hành tinh có thể trải qua nhiều pha tiến hóa, với những đĩa vật chất thứ cấp, những lần bồi tụ lại và thậm chí đảo chiều cấu trúc quay. Khi một ngoại hành tinh quỹ đạo ngược như GJ 3090 b xuất hiện, câu hỏi không phải là “trường hợp cá biệt” mà là “liệu đây có phải phần nổi của một quần thể hệ hành tinh bất thường mà chúng ta chưa đo được góc Psi?”. Kết luận hợp lý lúc này là: đo và hiểu góc Psi sẽ trở thành chìa khóa mới cho thiên văn học phát hiện và giải mã cách vũ trụ sắp xếp những hệ hành tinh đi ngược trật tự mà chúng ta quen tưởng là phổ quát.
