Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA đã ghi lại bằng chứng trực tiếp về sự hình thành của một hành tinh giống sao Mộc thông qua những gì các nhà nghiên cứu mô tả là một “quá trình dữ dội và bạo lực.” Khám phá này hỗ trợ một lý thuyết đã được thảo luận từ lâu về cách các hành tinh như Sao Mộc hình thành, được gọi là “sự bất ổn định của đĩa”.

Thế giới mới đang được xây dựng nằm trong một đĩa tiền hành tinh gồm bụi và khí với cấu trúc xoắn ốc đặc biệt quay quanh nó, bao quanh một ngôi sao trẻ ước tính khoảng hai triệu năm tuổi. Đây là khoảng thời gian của hệ mặt trời của chúng ta khi quá trình hình thành hành tinh đang được tiến hành. (Hệ mặt trời hiện đã 4,6 tỷ năm tuổi.)

Thayne Currie của Kính viễn vọng Subaru và Eureka Scientific, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Thiên nhiên rất thông minh, nó có thể tạo ra các hành tinh theo nhiều cách khác nhau.

Tất cả các hành tinh đều được tạo ra từ vật chất có nguồn gốc từ một đĩa sao. Lý thuyết thống trị về sự hình thành hành tinh của người Jovian được gọi là “bồi tụ lõi”, một cách tiếp cận từ dưới lên, trong đó các hành tinh nằm trong đĩa phát triển từ các thiên thể nhỏ bé — có kích thước từ hạt bụi đến đá — và va chạm và dính vào nhau khi chúng quay quanh một ngôi sao. Sau đó lõi khí này từ từ tích tụ lại từ đĩa đệm. Ngược lại, phương pháp tiếp cận sự mất ổn định của đĩa là một mô hình từ trên xuống, trong đó khi một đĩa khối lượng lớn xung quanh một ngôi sao nguội đi, lực hấp dẫn làm cho đĩa tan rã nhanh chóng thành một hoặc nhiều mảnh có khối lượng của hành tinh.

Hành tinh mới được hình thành, được gọi là AB Aurigae b, có lẽ lớn hơn khoảng 9 lần so với sao Mộc và quay quanh ngôi sao chủ của nó ở khoảng cách khổng lồ 8,6 tỷ dặm – hơn hai lần khoảng cách của sao Diêm Vương so với mặt trời của chúng ta. Ở khoảng cách này, sẽ mất một thời gian rất dài, nếu có, để một hành tinh có kích thước bằng Sao Mộc hình thành bằng quá trình bồi tụ sơ cấp. Điều này khiến các nhà nghiên cứu kết luận rằng sự không ổn định của đĩa đã cho phép hành tinh này hình thành ở một khoảng cách rất xa. Nó hoàn toàn trái ngược với những dự đoán về sự hình thành hành tinh bằng mô hình bồi tụ lõi được chấp nhận rộng rãi.

Phân tích mới kết hợp dữ liệu từ hai thiết bị Hubble: Máy quang phổ hình ảnh của Kính viễn vọng Không gian và Máy ảnh hồng ngoại gần và Máy đo phổ đa vật thể. Dữ liệu này được so sánh với dữ liệu thu được từ thiết bị chụp ảnh hành tinh mới nhất có tên SCExAO trên kính thiên văn Subaru dài 8,2 mét của Nhật Bản đặt tại đỉnh Mauna Kea, Hawaii. Sự giàu có của dữ liệu từ không gian và kính thiên văn trên mặt đất đã được chứng minh là rất quan trọng, bởi vì việc phân biệt các hành tinh nhỏ với các đặc tính đĩa phức tạp không liên quan gì đến các hành tinh là rất khó.

Corey nói: “Giải thích về hệ thống này là rất khó. “Đó là một trong những lý do chúng tôi cần Hubble cho dự án này – một hình ảnh sạch để tách ánh sáng khỏi đĩa và bất kỳ hành tinh nào tốt hơn.”

Bản thân thiên nhiên cũng giúp đỡ: đĩa bụi và khí khổng lồ quay quanh ngôi sao AB Aurigae nghiêng gần như đối đầu với tầm nhìn của chúng ta từ Trái đất.

Curie nhấn mạnh rằng tuổi thọ của Hubble đóng một vai trò đặc biệt trong việc giúp các nhà nghiên cứu đo lường quỹ đạo của tiền hành tinh. Ban đầu anh rất nghi ngờ AB Aurigae b là một hành tinh. Dữ liệu lưu trữ từ Hubble, kết hợp với hình ảnh từ Subaru, đã chứng minh một bước ngoặt trong sự thay đổi quan điểm của anh ấy.

Corey cho biết: “Chúng tôi đã không thể phát hiện ra chuyển động này trong một hoặc hai năm. “Hubble đã cung cấp một đường cơ sở thời gian, cùng với dữ liệu Subaru, trong 13 năm, đủ để có thể phát hiện chuyển động quỹ đạo.”

Olivier Guyon từ Đại học Arizona, Tucson và Kính viễn vọng Subaru, Hawaii cho biết: “Kết quả này nâng cao khả năng quan sát trên mặt đất và không gian, và chúng ta sẽ quay ngược thời gian với các quan sát từ Hubble. “AB Aurigae b hiện đã được xem xét ở nhiều bước sóng, và một bức tranh nhất quán xuất hiện – một bức tranh rất chắc chắn.”

Kết quả của nhóm đã được công bố trên số ra ngày 4 tháng 4 của thiên văn học tự nhiên.

Alan Buss thuộc Viện Khoa học Carnegie ở Washington, DC cho biết: “Khám phá mới này là bằng chứng mạnh mẽ cho thấy một số hành tinh khí khổng lồ có thể hình thành thông qua cơ chế mất ổn định của đĩa. “Cuối cùng, lực hấp dẫn là tất cả những gì quan trọng, vì tàn dư của quá trình hình thành sao sẽ kết hợp lại với nhau bởi lực hấp dẫn để tạo thành các hành tinh, theo cách này hay cách khác.”

Hiểu được những ngày đầu hình thành các hành tinh giống sao Mộc cung cấp cho các nhà thiên văn học bối cảnh sâu sắc hơn trong lịch sử của hệ mặt trời của chúng ta. Khám phá này mở đường cho các nghiên cứu trong tương lai về thành phần hóa học của các đĩa tiền hành tinh như AB Aurigae, bao gồm cả Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA.