Các hành tinh quay quanh các ngôi sao. Đó là điều hiển nhiên đối với hầu hết những người thậm chí chỉ quan tâm đến thiên văn học!
Nhưng, như chúng ta biết, không có gì tồn tại mãi mãi. Cuối cùng, các ngôi sao hết nhiên liệu và một số ngôi sao kết thúc cuộc đời của chúng bằng cách mở rộng và nuốt chửng các hành tinh quay quanh chúng.
Bạn có thể tìm hiểu thêm về việc điều này sẽ ảnh hưởng đến Hệ Mặt trời của chúng ta như thế nào trong các bài viết của chúng tôi Điều gì sẽ xảy ra khi Mặt trời của chúng ta chết? và Điều gì sẽ xảy ra với Hệ Mặt trời của chúng ta trong tương lai?
Nhưng một số hành tinh có thể tồn tại quá trình này? Nếu vậy, làm thế nào?
Dimitri Veras là phó giáo sư và là thành viên của STFC Ernest Rutherford tại Đại học Warwick, chuyên nghiên cứu về số phận của các tiểu hành tinh, sao chổi, mặt trăng và hành tinh ngoài hệ mặt trời.
Chúng tôi đã nói chuyện với Giáo sư Veras để tìm hiểu thêm về quá trình các ngôi sao sắp chết phá hủy các hành tinh và cách một số xoay sở để tránh bị hủy diệt.
Trong quá trình trở thành một sao lùn trắng, một ngôi sao như Mặt trời của chúng ta trải qua những thay đổi lớn liên quan đến kích thước và độ sáng của nó, khi ngôi sao biến đổi thành cái gọi là ‘ngôi sao khổng lồ’.
Kích thước của ngôi sao tăng lên hàng trăm lần và nó sẽ dễ dàng nuốt chửng các hành tinh ở quá gần.
Ví dụ, trong Hệ Mặt trời, Sao Thủy và Sao Kim sẽ bị nuốt chửng.
Một số hành tinh ở xa hơn sẽ bị nhiễu loạn hấp dẫn vào một quỹ đạo gần quanh ngôi sao.
Chúng ta có một vài ví dụ về các hành tinh khổng lồ bị xáo trộn theo cách này, nhưng vẫn không có hành tinh đất đá nào.
Ngay sau giai đoạn khổng lồ, ngôi sao co lại thành một sao lùn trắng nhỏ, đặc.
Cuộc điều tra của chúng tôi là một trong những nghiên cứu chuyên sâu đầu tiên về hiệu ứng thủy triều giữa các sao lùn trắng và các hành tinh đá như Trái đất, Sao Hỏa và các tiểu hành tinh.
Lực thủy triều xảy ra do lực hấp dẫn tác động mạnh hơn lên một mặt của hành tinh so với mặt kia.
Sự khác biệt này kéo dài hành tinh và sự kéo dài trở nên cực đoan hơn khi hành tinh ở gần ngôi sao hơn.
Do đó, có một khoảng cách tới hạn mà tại đó hành tinh không còn có thể tồn tại trong quá trình kéo dài.
Chúng tôi đã tạo ra một quy trình tính toán các hiệu ứng thủy triều này và cung cấp một loại ‘hướng dẫn sinh tồn’ cho các hành tinh có các thuộc tính khác nhau như khoảng cách, độ nhớt và độ quay.
Điều này cho phép chúng ta xác định xem một hành tinh cụ thể sẽ tồn tại hay bị phá vỡ bởi sao lùn trắng và nếu có thì khi nào.
Sau đó, chúng tôi đã sử dụng các mô phỏng số để thực hiện lý thuyết này và cung cấp các ví dụ cụ thể.
Sức mạnh của thủy triều là một chức năng của nhiều biến số.
Một trong số đó là kích thước của hành tinh, bởi vì độ dốc của lực hấp dẫn lớn hơn ở các hành tinh lớn hơn và tạo ra lực hấp dẫn hướng vào trong mạnh và nhanh về phía ngôi sao.
Do đó, các hành tinh nhỏ hơn có cơ hội sống sót cao hơn vì chúng không di chuyển về phía ngôi sao một cách nhanh chóng.
Một biến số khác ảnh hưởng đến thủy triều là mức độ ‘cứng rắn’ của một hành tinh, được đo bằng độ nhớt bên trong của nó.
Một hành tinh càng nhớt thì nó càng có thể chống lại lực hấp dẫn về phía ngôi sao và dẫn đến sự hủy diệt.
Một trong những điều quan trọng nhất là khoảng cách từ sao lùn trắng.
Một yếu tố yếu hơn nhưng không đáng kể khác là tốc độ quay của cả hành tinh và ngôi sao.
Các hành tinh có thể bị phá hủy xung quanh nhiều loại sao, không chỉ sao lùn trắng.
Tuy nhiên, không giống như các ngôi sao khác, các sao lùn trắng cung cấp một cái nhìn thoáng qua về tương lai của Hệ Mặt trời và tương lai của gần như tất cả các ngoại hệ đã biết.
Bức xạ của sao lùn trắng không ảnh hưởng trực tiếp đến thủy triều hấp dẫn.
Tuy nhiên, những sao lùn trắng đã tàn lụi đều rất già và khoảng thời gian mà thủy triều hấp dẫn tác động là yếu tố quyết định chính cho sự sống còn.
Ví dụ, một sao lùn trắng mờ đi năm tỷ năm tuổi ít có khả năng chứa một hành tinh sống sót hơn một sao lùn trắng mờ đi ba tỷ năm tuổi, đơn giản vì trong trường hợp trước có nhiều thời gian hơn để thủy triều hấp dẫn kéo hành tinh vào và tiêu diệt nó.
Một trong những khám phá quan trọng nhất tiếp theo sẽ là một hành tinh giống như trái đất quay quanh một sao lùn trắng.
Cho đến nay, chỉ có các hành tinh khổng lồ và tiểu hành tinh nhỏ được tìm thấy quay quanh những ngôi sao này.
Chúng tôi đã chỉ ra rằng các hành tinh giống Trái đất có thể tồn tại ổn định xung quanh các sao lùn trắng trong thời gian dài.
Kết quả của chúng tôi cung cấp một “cuốn sách hướng dẫn” và khuyến khích những người quan sát cuối cùng tìm thấy chúng, bởi vì chúng tôi đã chứng minh rằng trong nhiều trường hợp, chúng có thể tồn tại ít nhất hàng trăm triệu năm.
Cuộc phỏng vấn này ban đầu xuất hiện trong số tháng 1 năm 2023 của Tạp chí BBC Sky at Night .