13 thg 24 phút đọc

HD 7977 - Ngôi Sao Có Thể Đã Làm Thay Đổi Quỹ Đạo Của Trái Đất

Ngôi sao HD 7977 đi ngang qua Hệ Mặt trời 2,8 triệu năm trước có thể đã làm thay đổi quá trình phát triển quỹ đạo lâu dài của các hành tinh, bao gồm cả làm thay đổi khí hậu của Trái đất.

Nathan A. Kaib, nhà khoa học tại Viện Khoa học Hành tinh (PSI) có trụ sở tại Tucson, Arizona, và là tác giả chính của cuốn sách ‘Các ngôi sao đi qua như một yếu tố quan trọng thúc đẩy quá trình tiến hóa quỹ đạo của thế Cổ Tân và Hệ Mặt trời’ (Passing Stars as an Important Driver of Paleoclimate and the Solar System's Orbital Evolution) cho biết: “Sự nhiễu loạn từ các ngôi sao đi ngang qua làm thay đổi quá trình phát triển quỹ đạo lâu dài của các hành tinh trong Mặt trời, bao gồm cả Trái đất.”

Khoảng 56 triệu năm trước, tại ranh giới giữa thế Paleocene (thế Cổ Tân) và thế Eocene (thế Thủy Tân), nhiệt độ Trái đất ấm lên tới 8 độ C.

“Một lý do khiến điều này quan trọng là vì hồ sơ địa chất cho thấy những thay đổi về độ lệch tâm quỹ đạo của Trái đất đi kèm với những biến động của khí hậu Trái đất. Nếu chúng ta muốn tìm kiếm tốt nhất nguyên nhân của những dị thường về khí hậu thời cổ đại, điều quan trọng là phải biết quỹ đạo Trái đất trông như thế nào trong những giai đoạn đó,” Kaib nói.

“Một ví dụ về giai đoạn như vậy là nhiệt độ tối đa thế Paleocene - Eocene cách đây 56 triệu năm, khi nhiệt độ Trái đất tăng 5 đến 8 độ C. Người ta đã đề xuất rằng độ lệch tâm quỹ đạo của Trái đất cao đáng kể trong sự kiện này, nhưng kết quả của chúng tôi cho thấy các ngôi sao đi qua đưa ra dự đoán chi tiết về quá trình tiến hóa quỹ đạo trong quá khứ của Trái đất vào thời điểm này rất không chắc chắn và có thể có phổ hành vi quỹ đạo rộng hơn so với suy nghĩ trước đây.”

Mô phỏng được sử dụng để dự đoán quá trình phát triển quỹ đạo trong quá khứ của Trái đất và các hành tinh khác của Mặt trời. Tương tự như dự báo thời tiết, kỹ thuật này sẽ kém chính xác hơn khi kéo dài thời gian dự báo do sự bất ổn tăng lên theo cấp số nhân. Trước đây, tác động của các ngôi sao di chuyển gần Mặt trời không được xem xét trong những “dự báo ngược” này.

Minh họa về sự không chắc chắn của quỹ đạo Trái đất 56 triệu năm trước do khả năng ngôi sao giống Mặt trời HD7977 đi qua 2,8 triệu năm trước. Khoảng cách của mỗi điểm từ tâm tương ứng với mức độ elip của quỹ đạo Trái đất và góc tương ứng với hướng chỉ tới điểm cận nhất của Trái đất hoặc khoảng cách tiếp cận gần nhất với Mặt trời. Ảnh: Nathan A. Kaib/PSI

100 mô phỏng khác nhau (mỗi mô phỏng có một màu duy nhất) được lấy mẫu cứ sau 1.000 năm trong 600.000 năm để xây dựng hình này. Sự khác biệt trong dự đoán quỹ đạo chủ yếu là do sự hỗn loạn quỹ đạo và cuộc gặp gỡ trong quá khứ với ngôi sao HD 7977.

Khi Mặt trời và các ngôi sao khác quay quanh trung tâm Dải Ngân hà, chúng chắc chắn có thể đi qua gần nhau, đôi khi trong phạm vi hàng chục nghìn au, 1 au là khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời. Những sự kiện này được gọi là cuộc chạm trán giữa các vì sao.

Chẳng hạn, trung bình một ngôi sao đi qua trong phạm vi 50.000 au quanh Mặt trời cứ sau 1 triệu năm và một ngôi sao đi qua trong phạm vi 10.000 au quanh Mặt trời cứ sau trung bình 20 triệu năm.

Hình ảnh HD 7977 (Chữ thập màu xanh đánh dấu), một ngôi sao giống Mặt trời được dự đoán đã đi qua gần Hệ Mặt trời cách đây 2,8 triệu năm.

Một lý do chính khiến độ lệch tâm quỹ đạo của Trái đất dao động theo thời gian là do nó nhận được sự nhiễu loạn thường xuyên từ các hành tinh khổng lồ trong Hệ Mặt trời (Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương). Khi các ngôi sao đi qua gần Hệ Mặt trời, chúng làm nhiễu loạn quỹ đạo của các hành tinh khổng lồ, do đó làm thay đổi quỹ đạo của Trái đất.

Kaib cho biết: “Khi mô phỏng về các đường đi của sao, chúng tôi thấy rằng độ không đảm bảo về quỹ đạo thậm chí còn tăng nhanh hơn và khoảng thời gian mà những dự đoán của mô phỏng ngược này trở nên không đáng tin cậy gần đây hơn so với suy nghĩ. Điều này có nghĩa là hai điều: Có những kỷ nguyên trong lịch sử Trái đất trong quá khứ mà niềm tin của chúng ta về quỹ đạo của Trái đất (ví dụ: độ lệch tâm hoặc mức độ tròn của nó) quá cao và trạng thái quỹ đạo thực sự không được biết đến và các hiệu ứng của các ngôi sao đi qua khiến cho các chế độ tiến hóa quỹ đạo (các giai đoạn kéo dài có độ lệch tâm đặc biệt cao hoặc thấp) có thể xảy ra mà các mô hình trước đây không dự đoán được.”

Tiến sĩ Nathan Kaib, nhà khoa học và chuyên gia giáo dục và truyền thông.

“Với những kết quả này, chúng tôi cũng đã xác định được ngôi sao giống Mặt trời HD 7977 xuất hiện cách đây 2,8 triệu năm, có khả năng đủ mạnh để thay đổi dự đoán mô phỏng về quỹ đạo Trái đất trong khoảng 50 triệu năm trước đây,” Kaib nói.

Sean N. Raymond tại Phòng thí nghiệm d'Astrophysical de Bordeaux cũng đóng góp vào công việc nghiên cứu này.

Sean Raymond, nhà vật lý thiên văn người Mỹ sống ở Bordeaux, Pháp, nghiên cứu sự hình thành và tiến hóa của các hệ hành tinh.

Tuy nhiên, độ không đảm bảo quan sát hiện tại về khoảng cách chạm trán gần nhất của HD 7977 là lớn, dao động từ 4.000 au đến 31.000 au.

“Đối với khoảng cách chạm trán lớn hơn, HD 7977 sẽ không có tác động đáng kể đến khoảng cách chạm trán của Trái đất. Tuy nhiên, ở gần đầu nhỏ hơn của phạm vi, nó có thể sẽ làm thay đổi dự đoán của chúng ta về quỹ đạo trong quá khứ của Trái đất,” Kaib nói.