Một số sao chổi từ bên ngoài hệ mặt trời ban đầu đã chạy ra khỏi hệ mặt trời! Các nhà thiên văn học tại Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản (NAOJ) đã phân tích đường đi của hai vật thể đã rời khỏi Hệ Mặt trời mãi mãi và xác định rằng nhiều khả năng chúng cũng đến từ bên ngoài Hệ Mặt trời. Những kết quả này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về hệ mặt trời bên ngoài và không gian giữa các vì sao. Không phải tất cả sao chổi đều quay quanh Mặt Trời theo quỹ đạo khép kín; một số di chuyển qua Hệ Mặt trời với tốc độ cao trước khi phóng vào không gian giữa các vì sao và không bao giờ quay trở lại. Trong khi dễ dàng tính toán được hướng đi của các sao chổi này thì việc xác định chúng đến từ đâu lại khó hơn.
Có hai kịch bản có thể xảy ra: Kịch bản thứ nhất, ban đầu sao chổi ở trên quỹ đạo ổn định cách xa Mặt trời, nhưng lực hấp dẫn với một vật thể bay ngang qua đã kéo sao chổi ra khỏi quỹ đạo của nó. Sau đó, sao chổi rơi vào bên trong Hệ Mặt trời, nơi nó có thể được quan sát trước khi bị đẩy ra ngoài không gian giữa các vì sao. Trong kịch bản thứ hai, một sao chổi có nguồn gốc từ một nơi nào đó rất xa, có thể là trong một hệ hành tinh khác, và khi di chuyển qua không gian giữa các vì sao, nó ngẫu nhiên đi qua Hệ Mặt trời một lần rồi tiếp tục hành trình của mình. Các nhà thiên văn học Arika Higuchi và Eiichiro Kokubo thuộc Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản đã tính toán các loại quỹ đạo thường xảy ra trong từng trường hợp.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã so sánh các tính toán của họ với các quan sát về hai vật thể bay ra bất thường, 1i/'Oumuamua, được phát hiện vào năm 2017 và 2i/Borisov, được phát hiện vào năm 2019. Nghiên cứu phát hiện ra rằng giả thuyết về nguồn gốc liên sao cung cấp sự trùng khớp tốt hơn về đường đi của hai vật thể này. Nghiên cứu cũng cho thấy rằng các hành tinh khí khổng lồ đi qua vùng lân cận hệ mặt trời có khả năng làm mất ổn định các sao chổi có quỹ đạo dài và đặt chúng vào quỹ đạo tương tự như hai vật thể này. Các quan sát vẫn chưa phát hiện ra bất kỳ hành tinh khí khổng lồ nào có thể liên quan đến hai vật thể đang di chuyển này. Nhưng cần có thêm các nghiên cứu lý thuyết và quan sát về các vật thể liên sao nhỏ để xác định chính xác hơn nguồn gốc của những vật thể này.
Những phát hiện này đã được công bố trên Tạp chí hàng tháng của Hội Thiên văn học Hoàng gia. Tính chất động lực học của các vật thể trên quỹ đạo hypebolic qua Hệ Mặt trời bên trong được nghiên cứu trong bối cảnh của hai nguồn gốc khác nhau: không gian giữa các vì sao và Đám mây Oort. Chúng tôi phân tích để rút ra phân phối xác suất của độ lệch tâm e và khoảng cách cận điểm q cho mỗi điểm gốc và ước tính số lượng vật thể được tạo ra trên một đơn vị thời gian như một hàm số của các đại lượng này. Bằng cách so sánh các con số từ hai nguồn, người ta có thể đánh giá nguồn gốc nào có nhiều khả năng xảy ra hơn đối với một vật thể hypebolic có độ lệch tâm và khoảng cách cận điểm cho trước. Nghiên cứu phát hiện ra rằng khả năng một vật thể hyperbolic nhất định có nguồn gốc từ giữa các vì sao tăng khi độ lệch tâm và điểm cận nhật của nó giảm.
Ngược lại, khả năng một vật thể hyperbol bị phân tán khỏi Đám mây Oort bởi một ngôi sao đi qua tăng lên khi độ lệch tâm giảm và điểm cận nhật tăng. Bằng cách xem xét cẩn thận các yếu tố quỹ đạo của chúng, có thể kết luận rằng 1I/2017U1'Oumuamua (e≃1,2 và Q≃0,26Au) và 2i/2019Q4 Borisov (e≃3,3 và Q≃2Au) đều có khả năng cao có nguồn gốc từ giữa các vì sao, thay vì phân tán từ Đám mây Oort. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng các vật thể trong Đám mây Oort có thể bị phân tán bởi các tác nhân gây nhiễu khối lượng dưới sao hoặc thậm chí dưới Sao Mộc vào các quỹ đạo hyperbol như hai ví dụ đã biết ở trên. Điều này nhấn mạnh nhu cầu mô tả tốt hơn phần khối lượng thấp của các hành tinh và sao lùn nâu trôi nổi tự do.
Bokeyuan｜www.bokeyuan.net
Bác Khắc Nguyên | Nghiên cứu/Từ: Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản
Tạp chí tham khảo Thông báo hàng tháng của Hội Thiên văn học Hoàng gia
DOI: 10.1093/mnras/stz3153
BoKeYuan｜Khoa học, công nghệ, nghiên cứu, khoa học phổ thông
