Hai nhà thiên văn học ở Anh đã chỉ ra rằng một số hành tinh khổng lồ quay quanh các ngôi sao chủ của chúng có khả năng đã bị bắt giữ từ hệ hành tinh của các ngôi sao khác. Sử dụng mô phỏng máy tính, Richard parker và Emma Daffern-Powell tại trường Đại học Sheffield đã chỉ ra rằng các hành tinh khổng lồ được phát hiện gần đây bởi sứ mệnh BEAST – và được mệnh danh là “BEASTies” – có lẽ đã bị đẩy ra khỏi hệ thống ban đầu của chúng ngay sau khi hình thành và sau đó bị các ngôi sao khác bắt giữ.
Các hệ hành tinh được các nhà thiên văn học phát hiện cho đến nay thể hiện sự đa dạng đáng chú ý. Trong các hệ thống như TRAPPIST-1, một số hành tinh đá nhỏ có thể được xếp chặt chẽ với nhau trong quỹ đạo gần các ngôi sao chủ của chúng. Ngược lại, các hành tinh có kích thước bằng Sao Mộc đã được phát hiện trên quỹ đạo cách hàng trăm đơn vị thiên văn (au, khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời) tính từ vật chủ của chúng – thường thách thức những định kiến của các nhà thiên văn học về cách các hệ hành tinh hình thành.
Vào năm 2021, Nghiên cứu về sự phong phú của ngoại hành tinh sao B (BEAST) đã phát hiện ra hai hành tinh có kích thước bằng Sao Mộc quay quanh các ngôi sao loại OB. Đây là những ngôi sao nóng có khối lượng ít nhất gấp 2.4 lần Mặt trời. Các lý thuyết hiện nay cho rằng bức xạ cường độ cao phát ra từ các sao loại OB có lẽ đã làm bốc hơi các đĩa vật chất hình thành hành tinh ban đầu bao quanh chúng – ngăn cản sự hình thành các hành tinh. Thêm vào bí ẩn về sự tồn tại của chúng, một trong những BEASTies quay quanh vật chủ của nó ở khoảng cách 556 au, lớn hơn khoảng cách giữa Sao Diêm Vương và Mặt trời hơn 10 lần.
Giờ đây, Parker và Daffern-Powell đã đưa ra lời giải thích cho sự hình thành của BEASTies. Như đã đề xuất trong các nghiên cứu trước đây, các hành tinh có thể được trao đổi giữa các hệ hành tinh. Điều này có thể xảy ra sau khi một hành tinh bằng cách nào đó bị đẩy ra khỏi ngôi sao chủ ban đầu của nó và bị một ngôi sao khác bắt giữ khi nó lang thang trong không gian giữa các vì sao. Một khả năng khác là một hành tinh bị đánh cắp khi hai ngôi sao đi gần nhau.
Vùng dân cư thưa thớt
Những kịch bản này thoạt nhìn có vẻ rất khó xảy ra, đặc biệt là vì các sao OB có xu hướng tồn tại ở những vùng dân cư thưa thớt hơn trong thiên hà. Tuy nhiên, một số nhà thiên văn học tin rằng các sao OB có thể đã hình thành trong vườn ươm với mật độ sao cao hơn nhiều. Tiếp theo đó là thời kỳ các ngôi sao di chuyển xa nhau nhanh chóng. Trong kịch bản như vậy, sự trao đổi hành tinh giữa các ngôi sao có thể xảy ra dễ dàng hơn nhiều trong những vùng dày đặc này.
Kim loại lỏng, ruby và sapphire có thể mưa xuống hành tinh lớn
Để khám phá ý tưởng này, bộ đôi Sheffield đã mô phỏng trên máy tính các vườn ươm sao để ước tính mức độ dễ xảy ra những vụ cướp hành tinh này. Kết quả của họ cho thấy rằng trung bình, việc bắt giữ xảy ra một lần trong vòng 10 triệu năm đầu tiên trong quá trình tiến hóa của khu vực hình thành sao dày đặc. Các mô phỏng cũng cho thấy rằng các BEAST có nhiều khả năng đã bị bắt giữ dưới dạng các hành tinh trôi nổi tự do hơn là bị đánh cắp trực tiếp, do hình dạng và kích thước quỹ đạo của chúng.
Khám phá này củng cố ý tưởng rằng các hành tinh quay quanh những khoảng cách lớn hơn 100 au tính từ ngôi sao chủ của chúng không còn chiếm giữ các hệ thống nơi chúng hình thành ban đầu. Kết quả của bộ đôi này đưa ra hướng dẫn quan trọng cho các quan sát trong tương lai về sứ mệnh BEAST và giúp giải thích rõ hơn về sự đa dạng to lớn của các hệ hành tinh mà chúng ta quan sát ngày nay.
Nghiên cứu được mô tả trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.
