Hành tinh kỳ lạ được sinh ra từ 'xác chết' của một ngôi sao

Các nhà thiên văn học vừa xác định một hành tinh có nguồn gốc rất khác những thế giới chúng ta thường biết. Thay vì ra đời cùng ngôi sao rồi tồn tại qua hàng tỷ năm, hành tinh này dường như chỉ xuất hiện sau khi ngôi sao chủ đã đi đến cuối vòng đời.

Nó được gọi là hành tinh “thế hệ thứ hai”, tức hình thành từ chính vật chất mà ngôi sao giải phóng ra khi chết. Những hành tinh như vậy được cho là cực kỳ hiếm. Trước đây, giới thiên văn từng nghi ngờ chúng có thể tồn tại quanh sao neutron, nhưng đây là trường hợp đầu tiên được xác định quanh một sao lùn trắng.

Sao lùn trắng trong hệ có tên HS 0209+0832, nằm cách Trái Đất khoảng 790 năm ánh sáng. Đây là phần lõi còn sót lại sau cái chết của một ngôi sao từng có kích thước tương tự Mặt Trời.

Những ngôi sao kiểu này dành phần lớn cuộc đời đốt cháy hydro trong lõi để tạo năng lượng. Khi nguồn nhiên liệu dần cạn kiệt, ngôi sao phình to thành sao khổng lồ đỏ và đẩy phần lớn lớp vật chất bên ngoài vào không gian. Cuối cùng, phần lõi nóng và đặc còn lại trở thành sao lùn trắng.

Mặt Trời của chúng ta cũng được dự đoán sẽ trải qua quá trình tương tự trong khoảng 6 tỷ năm nữa. Khi phình thành sao khổng lồ đỏ, nó có thể mở rộng tới khu vực quỹ đạo Sao Hỏa và nuốt chửng các hành tinh phía trong, trong đó có Trái Đất.

Thông thường, vật chất bị một ngôi sao sắp chết đẩy ra sẽ tản dần vào không gian. Nhưng tại HS 0209+0832, một phần vật chất dường như đã tập trung thành một đĩa quay quanh ngôi sao. Chính lượng khí và bụi này sau đó có thể kết tụ để tạo thành một hành tinh hoàn toàn mới.

Manh mối quan trọng nằm ngay trong bầu khí quyển của sao lùn trắng. Các nhà khoa học nhận thấy HS 0209+0832 chứa lượng kẽm, đồng và đặc biệt là niobi cao bất thường. Nồng độ một số nguyên tố cao hơn khoảng 1.000 lần so với Mặt Trời.

Những nguyên tố này mang dấu hiệu của các phản ứng hạt nhân xảy ra bên trong một ngôi sao khi nó bước vào giai đoạn cuối đời. Vì thế, một hành tinh được tạo ra từ vật chất ban đầu của hệ sao khó có thành phần như vậy.

Nhóm nghiên cứu cho rằng lời giải thích phù hợp nhất là sao lùn trắng đang hút vật chất từ một hành tinh được tạo nên bằng chính những lớp vật chất mà nó từng thải ra trước khi chết. Nói cách khác, ngôi sao đã cung cấp nguyên liệu để một thế giới mới hình thành sau khi vòng đời của nó gần như kết thúc.

Quá trình này không dễ xảy ra. Một ngôi sao đơn lẻ thường đẩy vật chất ra khá đều theo nhiều hướng, khiến khí và bụi nhanh chóng tản vào không gian thay vì tập trung thành đĩa.

Các nhà khoa học cho rằng HS 0209+0832 có thể từng có một ngôi sao đồng hành. Lực hấp dẫn của ngôi sao thứ hai có thể kéo một phần vật chất bị đẩy ra quay trở lại, giữ chúng trên quỹ đạo và tạo thành chiếc đĩa cần thiết để hình thành hành tinh. Điều này cũng có thể giải thích tại sao những hành tinh thế hệ thứ hai hiếm gặp đến vậy.

Dữ liệu từ kính thiên văn không gian TESS của NASA giúp nhóm nghiên cứu tìm hiểu thêm về thế giới này. Hành tinh có kích thước tương đương Sao Mộc và chỉ mất khoảng 4,4 ngày Trái Đất để hoàn thành một vòng quanh sao lùn trắng.

Khoảng cách gần như vậy cũng khiến nó phải chịu lượng bức xạ rất lớn. Theo thời gian, bức xạ từ sao lùn trắng sẽ làm nóng và khiến khí trong bầu khí quyển của hành tinh thoát ra ngoài. Một phần vật chất đó sau đó rơi xuống sao lùn trắng, tạo nên dấu hiệu hóa học đặc biệt mà các nhà thiên văn quan sát được.

Chính dấu hiệu hóa học này có thể giúp tìm thêm những hành tinh tương tự trong tương lai. Thay vì phải nhìn thấy trực tiếp một thế giới rất khó quan sát, các nhà thiên văn có thể tìm kiếm những nguyên tố bất thường trong khí quyển của sao lùn trắng để xác định liệu nó có đang hút vật chất từ một hành tinh thế hệ thứ hai hay không.

Điểm đặc biệt của hành tinh quanh HS 0209+0832 là nó dường như không phải một thế giới cũ sống sót sau cái chết của ngôi sao. Nó được tạo nên từ chính phần vật chất mà ngôi sao đã thải ra trong những ngày cuối đời.

Trường hợp này cũng đặt ra một khả năng thú vị cho tương lai rất xa của Hệ Mặt Trời. Sau khi Mặt Trời trở thành sao lùn trắng, liệu vật chất mà nó để lại có thể một ngày nào đó kết tụ và tạo nên một hành tinh hoàn toàn mới hay không vẫn là câu hỏi chưa có lời giải.