Vén màn bí ẩn vành sao Mộc và sao Thổ

Ảnh minh họa thể hiện sao chổi Shoemaker-Levy 9 đang lao vào Mộc tinh hồi tháng 7 năm 1994, trong khi đám mây bụi của nó tạo ra một con sóng gợn trong vành của Mộc tinh. Ngôi sao chổi, do kính thiên văn vũ trụ Hubble của NASA chụp, xuất hiện dưới dạng một chuỗi những mảnh vỡ nhuốm đỏ đang rơi vào Mộc tinh từ phía nam. Một ảnh chụp Hubble sau đó cho thấy những vệt tối, nơi các mảnh sao chổi đã va chạm với hành tinh trên. Cái vành yếu ớt, xây dựng trên ảnh chụp do sứ mệnh Galileo của NASA gửi về, bình thường rất mờ nhạt, nhưng đã được làm nổi bật thêm trong hình minh họa này. Các đường sọc thể hiện đường đi của đám mây bụi của ngôi sao chổi. Các va chạm từ những hạt bụi này đã làm chiếc vành nghiêng khỏi trục của nó. Ảnh: M. Showalter

Trong một bài toán pháp lí thiên thể, các nhà khoa học phân tích dữ liệu từ các sứ mệnh Cassini, Galileo và New Horizons của NASA vừa tìm ra những gợn lăn tăn mang tính mách bảo trong vành của Thổ tinh và Mộc tinh đặc trưng cho những va chạm với các mảnh vỡ sao chổi xảy ra hàng thập kỉ trước đây, chứ không phải hàng triệu năm trước.

Thủ phạm gây ra sự gợn sóng lăn tăn của Mộc tinh là sao chổi Shoemaker-Levy 9. Đám mây mảnh vỡ của sao chổi trên đã lao qua hệ thống vành mỏng của Mộc tinh trên hành trình va chạm với hành tinh trên hồi tháng 7 năm 1994. Các nhà khoa học quy kết những gợn sóng của Thổ tinh cho một vật thể tương tự - có khả năng là một đám mây mảnh vỡ sao chổi khác – đã cày qua các vành phía trong hồi năm 1983. Các kết quả được mô tả chi tiết trong hai bài báo đăng trên tạp chí Science, số ra thứ năm tuần này (31/3).

“Chúng tôi đang tìm thấy bằng chứng rằng vành của một hành tinh có thể bị ảnh hưởng bởi những sự kiện đặc biệt, có thể theo dõi xảy ra trong 30 năm qua, chứ không phải một trăm triệu năm về trước”, phát biểu của Matthew Hedman, thành viên đội ghi ảnh Cassini, tác giả đứng đầu một trong hai bài báo, và là nhà nghiên cứu tại trường Đại học Cornell ở Ithaca, New York. “Hệ mặt trời là một nơi sinh động hơn cái chúng ta vẫn gán cho nó”.

Những dải sáng và tối xen kẽ, trải ra xa trong vành D và C của Thổ tinh, xuất hiện trong ảnh chụp Cassini thực hiện trước điểm thu phân 2009 của hành tinh trên một tháng. Ảnh: NASA/JPL/Space Science Institute.

Các nhà khoa học đã tìm hiểu về hình ảnh loang lỗ trong vành của Mộc tinh vào cuối những năm 1990 từ chuyến viếng thăm Mộc tinh của phi thuyền Galileo. Thật không may, những ảnh chụp từ sứ mệnh trên rất mờ nhạt, và các nhà khoa học không hiểu nổi tại sao những hình ảnh như vậy lại xuất hiện. Cho đến khi Cassini đi vào quỹ đạo quanh Thổ tinh và bắt đầu gửi về hàng nghìn hình ảnh thì các nhà khọa học mới có được một hình ảnh tốt hơn của quá trình đó. Một bài báo khoa học hồi năm 2007 của Hedman và các đồng nghiệp đã lần đầu tiên chú ý đến sự gấp nếp nhăn nheo của vành trong cùng nhất của Thổ tinh, gọi tên là vành D.

Một nhóm khoa học trong đó có Hedman và Mark Showalter, một nhà nghiên cứu Cassini tại Viện SETI ở Mountain View, California, đã nhìn thấy các đường rãnh trong vành D dường như ngày một quấn chặt lấy nhau hơn. Hedman đã chứng minh hình ảnh trên phát sinh khi cái gì đó làm vành D nghiêng khỏi trục của nó đi khoảng 100 mét vào cuối năm 1983. Các nhà khoa học nhận thấy lực hấp dẫn của Thổ tinh tác dụng lên khu vực nghiêng đó đã bóp méo cái vành thành một hình xoắn ốc chặt.

Hình minh họa cho thấy các vành của Thổ tinh, sau khi chúng trở nên nghiêng tương đối so với mặt phẳng xích đạo của Thổ tinh, sẽ bị biến đổi như thế nào thành một vành gấp nếp. Ảnh: NASA/JPL/Cornell

Các nhà khoa học ghi ảnh Cassini còn nhận được một manh mối khác vào tháng 8 năm 2009 khi mặt trời chiếu sáng trực tiếp theo xích đạo của Thổ tinh và chiếu sáng rìa các vành nhìn ngang. Điều kiện chiếu sáng độc nhất vô nhị đó đã làm nổi bật những gợn lăn tăn trước đây không trông thấy trong phần kia của hệ thống vành. Cái xảy ra hồi năm 1983 là một sự kiện lớn, chứ không phải sự kiện cỡ nhỏ, cục bộ.

Vụ va chạm làm nghiêng một vùng rộng hơn 19.000 km, bao phủ một phần của vành D và vành ngoài tiếp theo gọi là vành C. Thật không may, phi thuyền đã không đến viếng Thổ tinh vào thời gian đó, và hành tinh lại đang ở phía xa mặt trời, lệch ra khỏi đường nhìn từ các kính thiên văn mặt đất hoặc kính thiên văn vũ trụ.

Hedman và Showalter, tác giả đứng đầu bài báo thứ hai, tự hỏi không biết hình ảnh lâu nay bị lãng quên trong hệ thống vành của Mộc tinh có thể làm sáng tỏ bí ẩn trên hay không. Sử dụng hình ảnh Galileo từ năm 1996 đến 2000, Showalter đã xác nhận một hình ảnh xoắn ốc thổi bùng ra tương tự khi áp dụng cơ sơ toán học mà họ đã áp dụng cho Thổ tinh và có tính thêm tác động hấp dẫn của Mộc tinh. Phi thuyền Galileo được phóng lên trên tàu con thoi vũ trụ vào năm 1989 và đã nghiên cứu Mộc tinh cho đến năm 2003.

Tháo ngược xoắn ốc hướng đến thời kì khi vành của Mộc tinh bị lệch khỏi trục của nó giữa tháng 6 và tháng 9 năm 1994. Sao chổi Shoemaker-Levy đã lao vào khí quyển Mộc tinh vào cuối tháng 7 năm đó. Những ảnh chụp Galileo cũng để lộ một xoắn ốc thứ hai, theo tính toán thì phát sinh vào năm 1990. Ảnh do phi thuyền New Horizons chụp vào năm 2007, khi phi thuyền này bay qua Mộc tinh trên hành trình của nó hướng đến Pluto, cho thấy hai hình ảnh gợn sóng mới hơn, ngoài tiếng vọng đang nhạt dần của vụ va chạm Shoemaker-Levy 9.

These images, derived from data obtained by NASA's Galileo spacecraft, show the subtle ripples in the ring of Jupiter that scientists have been able to trace back to the impact of comet Shoemaker-Levy 9 in July 1994. Image credit: NASA/JPL-Caltech/SETI

“Ngày nay, chúng ta biết rằng các va chạm vào các vành là rất thường xuyên – vài ba lần trong một thập kỉ đối với Mộc tinh và vài ba lần trong một thế kỉ đối với Thổ tinh”, Showalter nói. “Nay các nhà khoa học biết rằng các vành ghi lại những va chạm này giống như những rãnh xoắn trong đĩa nhựa vinyl, và sau đó chúng ta có thể đọc ngược lịch sử của chúng”.

Phóng lên vào ngày 15 tháng 10 năm 1997, Cassini đã bắt đầu quay quanh Thổ tinh vào năm 2004 và gửi dữ liệu về hàng ngày.

“Việc tìm thấy những vết tích này vẫn còn trong các vành là thật bất ngờ và giúp chúng ta hiểu rõ hơn những quá trình va chạm trong hệ mặt trời của chúng ta”, phát biểu của Linda Spilker, nhà khoa học dự án Cassini tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Pasadena, California. “Sự lưu trú dài ngày của Cassini quanh Thổ tinh đã giúp chúng ta xoáy sâu vào những manh mối tinh vi cho chúng ta biết về lịch sử nguồn gốc của mình”.

Nguồn: JPL/NASA

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Tạo bảng điểm online

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Tesla vs Edison: những bài học từ cuộc chiến AC/DC
20/08/2018
James McKenzie (Physics World, tháng 8/2018) Trong bài, James McKenzie làm sáng tỏ những điều chúng ta có thể học được từ “cuộc
Phi thuyền Parker của NASA sẽ ‘chạm’ đến Mặt Trời
15/08/2018
NASA vừa phóng một phi thuyền lên nghiên cứu khí quyển Mặt Trời và gió mặt trời. Tàu vũ trụ Parker Solar Probe đã cất cánh
Ngưng tụ Bose-Einstein
07/08/2018
Trong số năm trạng thái mà vật chất có thể tồn tại, có lẽ ngưng tụ Bose-Einstein là trạng thái bí ẩn nhất. Trong khi thể
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 16)
31/07/2018
Các lớp vỏ con electron Theo phương trình đã nêu ở phần trước thì các electron thuộc cùng một lớp vỏ có năng lượng y hệt
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 15)
30/07/2018
Tính các mức năng lượng Khi phân tích quang phổ, các nhà vật lí thường phải tính các mức năng lượng gần đúng của electron
Lỗ đen thật ra có thể là lỗ sâu đục đang va chạm
14/07/2018
Khi hai lỗ sâu đục va chạm nhau, chúng tạo ra những gợn lăn tăn trong không-thời gian lan tỏa ra mọi phía. Theo một nghiên cứu
Phải chăng các nhà thiên văn đã tìm thấy khối lượng mất tích của vũ trụ?
10/07/2018
Vào thập niên 1960, các nhà thiên văn bắt đầu để ý thấy Vũ trụ dường như thiếu mất một phần khối lượng. Giữa các quan
Vì sao một số vết nứt đẩy nhau ra?
22/06/2018
Một nghiên cứu lí thuyết về sự lan truyền vết nứt đem lại một lời giải thích cho sự đẩy nhau mà người ta quan sát thấy

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com