CÁC ĐĨA KHÍ BỤI Ở NHỮNG NGÔI SAO
Bằng chứng có trọng lượng, tuy chỉ là gián tiếp ủng hộ cho tính phổ biến cao của các hệ hành tinh đã nhận được ở trạm thiên văn vũ trụ IRAS khi quan sát sao trong vùng phổ hồng ngoại xa xôi trên bước sóng hàng chục micrômet. Bản thân những ngôi sao cũng chiếu sáng yếu ớt trong dải phổ này, nhưng môi trường trải dài quanh sao bị nung nóng đến nhiệt độ không cao lắm (hàng chục hoặc hàng trăm kenvin) có thể hiện ra như một nguồn hồng ngoại rực rõ. Những quan sát cho thấy rằng từ một số các ngôi sao (chính xác hơn là từ các vùng phụ cận của chúng) có sự bức xạ hồng ngoại mà nguồn của nó là đa chứa số lượng lớn các hạt bụi nhỏ, rắn. Nhưng chính từ đĩa khí bụi đã từng vây quanh Mặt Trời thuở xưa, mà đã xuất hiện Trái Đất và các hành tinh khác của hệ Mặt Trời. Liệu các đĩa của sao có là dấu hiệu rằng ở gần chúng đã hoặc đang hình thành các hành tinh?
Trong một số trường hợp, ở ngôi sao khá gần chúng ta Pictoris,chòm Hoạ Sĩ (độ trưng của nó lớn hơn ở Mặt Trời hàng chục lần) bức xạ của đĩa bụi được phát hiện ra không những ở dải tia hồng ngoại mà còn ở các tia nhìn thấy được bằng cả các kính thiên văn trên mặt đất cũng như kính thiên văn vũ trụ Hơpbơn.
Một sự thú vị rất lớn là những đĩa khí bụi ở các ngôi sao đang hình thành: chỉ có ở chúng hiện nay đang sinh sản ra các hệ hành tinh.Trong thập kỷ 90 trên kính thiên văn Hơpbơn lần đầu tiên đã thu nhận được những hình ảnh sắc nét của các đĩa bụi quanh một loạt cóc ngôi sao trẻ. Các đã này cũng cấu tạo từ chính vật chất tạo nên các ngôi sao – khí và bụi phân tử lạnh. Đường kính nhìn thấy được của chúng đạt tới hàng mấy trăm đơn vị thiên văn, do đó toàn bộ hệ hành tinh của chúng ta từ Sao Diêm Vương chỉ chiếm phần tâm đặc nhất của đĩa bụi ấy.
Dĩ nhiên sự hiện diện của đĩa khí bụi vẫn chưa phải là bằng chứng về sự tồn tại các hành tinh: nếu mật độ của nó rất thấp thì hành tinh không thể nào hình thành được. Nhưng chính sự phân bố các đã cho phép coi quá trình như vậy là hoàn toàn hiện thực. Nếu như sự tiến hoá diễn ra theo đúng kịch bản đã xảy ra trong hệ Mặt Trời thì cùng với thời gian phần chủ yếu của khí phải bốc hơi, đĩa sẽ trở nên trong suốt, còn sau đó hầu như sẽ mất đi, để lại đằng sau mình một gia đình các hành tinh.
Như vậy, tiếp bước theo những nghiên cứu này là sự phát hiện trực tiếp các vật thể với khối lượng đặc trưng đối với các hành tinh, ở cạnh các ngôi sao kiểu như Mặt Trời. Và bước đó đã được thực hiện.
HÀNH TINH LÀ GÌ
Một điều thực sự gây ngạc nhiên là cho đến nay vẫn chưa có một định nghĩa chặt chẽ nào về hành tinh. Trên bình diện định tính thì tất cả đã rõ: hành tinh là một vật thể có khối lượng nhỏ gấp nhiều lần khối lượng những ngôi sao đã biết và toả sáng bằng ánh sáng phản chiếu của ngôi sao ở gần nó. Nhưng khi người ta cố gắng làm rõ thêm định nghĩa này thì gặp ngay phải những sự phức tạp. Thứ nhất đó là việc chính các hành tinh cũng có thể có các nguồn năng lượng riêng của mình (tuy không phải là năng lượng nhiệt hạch). Ví dụ, Mộc Tinh bức xạ trong dải hồng ngoại nhiều năng lượng hơn là nó tiếp nhận từ Mặt Trời, nhưng nó vẫn chưa phải là sao. Thứ hai và đây là điều quan trọng hơn cả: ranh giới giữa sao và hành tinh xảy ra ở trị số khối lượng nào. Người ta biết rằng, nhiều ngôi sao có các sao đồng hành không lớn và phát sáng yếu, tuy cũng là sao, nhưng với khối lượng chỉ bằng vài phần mười khối tượng Mặt Trời. Và chắc chắn còn có những đối tượng có khối lượng nhỏ hơn và do đó khó phát hiện hơn. Có thể, gọi chúng là hành tinh thì chính xác hơn chăng?
Thông thường giới hạn giữa sao và hành tinh được xác định một cách ước lệ là 13 lần khối lượng Mộc Tinh, hoặc là 1/75 khối lượng Mặt Trời. Bức xạ riêng của những vật thể như vậy và nhỏ hơn là cực kỳ yếu vì ngay trong lòng nóng bỏng của chúng nhiệt độ cũng không đủ để có thể bắt đầu những phản ứng nhiệt hạch mà nhờ đó các sao được nung nóng và chiếu sáng. Còn nếu khối lượng quả cầu khí cao hơn ngưỡng đó chút ít thì trong tâm của nó có thể bắt đầu những phản ứng hạt nhân có nhiệt độ thấp nhất với sự tham gia của đơteri, liti và bo (những tính toán lý thuyết chứng tỏ rằng trong trường hợp này nhiệt độ phải cao hơn một triệu độ). Vật thể như vậy đã được gọi là sao, chứ không phải là hành tinh, ngay cả khi bức xạ của nó vẫn yếu không phát hiện được.
