Cái gì đã quyết định trật tự quỹ đạo của các hành tinh trong Hệ Mặt trời?

Đã có nhiều tranh luận khoa học về quỹ đạo của các hành tinh quay quanh Mặt Trời. Các đặc điểm về quỹ đạo hiện nay của các hành tinh đã được hiểu rõ, nhưng xưa kia chúng đã phát triển và thay đổi như thế nào kể từ khi Hệ Mặt Trời hình thành thì vẫn là một bí ẩn.

Trong vài thập kỷ qua, các nhà khoa học bắt đầu cho rằng sự tương tác giữa các hành tinh đã khiến những hành tinh “trẻ” di chuyển vào trong hoặc ra ngoài vị trí ban đầu của chúng.

Giờ đây, một lý thuyết mới đề xuất rằng một vật thể có khối lượng lớn hơn sao Mộc đã đi qua Hệ Mặt Trời và là nguyên nhân tạo nên trật tự của các hành tinh.

Quá trình phát triển quỹ đạo của các hành tinh rất phức tạp. Ban đầu, các hành tinh hình thành từ một đĩa khí và bụi quay xung quanh Mặt Trời trẻ trung và cực kỳ nóng. Hiện tượng bảo toàn mô-men động lượng làm cho đám vật liệu đó tạo thành một mặt phẳng dẫn đến các quỹ đạo hình tròn và trên cùng mặt phẳng.

Khi các hành tinh lớn lên, các tương tác bên trong đĩa vật liệu ban đầu – hay chính là các tiền hành tinh – làm cho quỹ đạo của chúng nhỏ lại hoặc lớn hơn so với quỹ đạo ban đầu.

Ngoài ra, các tương tác hấp dẫn cũng gây ra những thay đổi đáng kể về độ lệch tâm và độ nghiêng, và có khi còn làm cho các đĩa vật liệu tiền hành tinh đó bị đẩy ra khỏi Hệ Mặt Trời. Lực thủy triều từ Mặt Trời cũng có thể ảnh hưởng đến quỹ đạo của các hành tinh này.

Mặc dù trong quá trình hình thành Hệ Mặt Trời, các vụ phát nổ sinh ra các tiền hành tinh xảy ra khá nhiều nhưng cũng có những thiên thể từ xa ghé thăm Hệ. Những vụ viếng thăm này rất ít nhưng cung cấp những thông tin giá trị về các hệ hành tinh xa xôi.

Thiên thể Oumuamua được phát hiện vào năm 2017 là “du khách” đầu tiên được xác nhận. Nó có hình dạng thon dài và khả năng tăng tốc bất thường, có thể là do tình trạng thoát khí hoặc các lực phi hấp dẫn khác.

Lý thuyết mới đây do các nhà khoa học ở Trường Đại học Garett Brown, Canada, đề xuất và cho rằng những vị khách liên sao như vậy có thể đã bay qua và gây ra những thay đổi trong quỹ đạo của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời.

Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu độ lệch tâm của các hành tinh khí khổng lồ, và nhận thấy các lý thuyết gần đây khó có thể giải thích được cho các kết quả quan sát. Và họ đã chứng minh rằng một vật thể có khối lượng gấp từ 2 đến 50 lần sao Mộc đã đi qua Hệ Mặt Trời và chính là nguyên nhân gây nên trật tự quỹ đạo trong Hệ.

Nhóm nghiên cứu khẳng định rằng một vật thể đi qua ở khoảng cách điểm cận nhật (khoảng cách gần nhất từ Mặt Trời) nhỏ hơn 20 đơn vị thiên văn với tốc độ vô hạn nhỏ hơn 6 km/giây, hoàn toàn có thể gây ra những tác động đối với trật tự quỹ đạo mà chúng ta quan sát thấy.

Theo họ, có 1/100 khả năng một vị khách liên sao có thể tạo ra quỹ đạo mà chúng ta thấy ngày nay. Khả năng này cao hơn nhiều so với khả năng do các lý thuyết trước đây nhận định.

Bằng cách sử dụng các phép mô phỏng và các giá trị gần đúng về đặc điểm của thiên thể khách như trên, nhóm nghiên cứu kết luận rằng lý thuyết này là phù hợp nhất để giải thích cho trật tự của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời hiện nay.