Bàn về quá trình hình thành của các hệ mặt trời

Một số đặc điểm sau của hệ Mặt trời có thể cho thấy thuyết của Manuel chưa hợp lý:
1) Các hành tinh đều quay quanh Mặt trời theo một chiều. từ tây sang đông.
2) Tất cả các hành tinh trừ sao Kim đều tự quay quanh trục theo chiều từ tây sang đông - cùng chiều với chiều quay quanh mặt trời. Có thể bị nghiêng phần nào do các va chạm trong quá khứ.
3) Các hành tinh đều nằm trên mặt phẳng hoàng đạo (có thể lệch đôi chút).
Nếu hệ MT được hình thành trực tiếp từ một vụ nổ sao, các hành tinh hầu như không có khả năng nằm trong một mặt phẳng và khó có thể quay cùng chiều. Tàn dư của một vụ nổ luôn có xu huớng hỗn độn, bất quy tắc.

@Thohry:
Vào lúc đầu, khi ngôi sao mới được hình thành từ một đám bụi khí (có thể là bụi khí của tinh vân hoặc tàn tích của một vụ nổ sao) thì lúc đó chưa có một « mặt phẳng hoàng đạo » nào cả. « Phôi của ngôi sao » (protostar) được che kín trong đám bụi khí tạo ra nó.
Phôi của ngôi sao dần phát triển và tự quay quanh trục của nó. Chuyển động của ngôi sao kéo theo chuyển động của đám bụi khí bao quanh và dần khiến cho đám bụi khí bao quanh bị « dẹt đi », dần dần có dạng 1 chiếc đĩa (accretion disk). Hơn nữa, các luồng vật chất phóng ra từ hai cực của ngôi sao trẻ cũng góp phần « dọn sạch » các vật chất ở « phía trên » 2 cực ngôi sao.
Do vậy, tôi nghĩ, dù 1 hệ mặt trời được tạo ra từ một đám bụi khí thông thường hay tàn tích của một vụ nổ supernova thì quỹ đạo của các hành tinh sẽ gần như thuộc về một mặt phẳng (mặt phẳng hoàng đạo)

​

​

====
PS: trước đến giờ, tôi cũng ít khi tìm hiểu về lĩnh vực này. Nhận định trên của tôi dựa trên các tài liệu sau:
http://www.astrophysicsspectator.com/topics/disks/
http://gallery.spitzer.caltech.edu/Imagegallery/image.php?image_name=ssc2004-20b
http://en.wikipedia.org/wiki/Herbig-Haro_object

Cám ơn bạn đã có những tìm hiểu nghiêm túc . Thực sự đây là một mảng quan trọng trong kiến thức thiên văn ít ra là cho dân nghiệp dư như diễn đàn này. Trước khi tìm hiểu những thiên hà xa xôi thì ngay hệ MT cũng còn nhiều vấn đề chúng ta chưa biết.
Mới xem qua các TLTK thì bức hình 2 theo tôi là chưa thuyết phục: Đó là mô tả một quá trình hình thành sao từ một đám bụi, do vậy sự tự quay quanh trục của đĩa khí+bụi ban đầu là có sẵn. Một vụ nổ supernova tôi chưa nghe thấy tạo ra 2 cực (jets) như vậy bao giờ.

@Thohry:
Trong bài viết trên, tôi đưa ra nhận định:
dù 1 hệ mặt trời được tạo ra từ một đám bụi khí thông thường hay tàn tích của một vụ nổ supernova thì quỹ đạo của các hành tinh sẽ gần như thuộc về một mặt phẳng (mặt phẳng hoàng đạo)
là cho các hệ mặt trời được hình thành từ một đám khí nói chung (trong đó có cả tàn tích của supernova). Ý của tôi là kiểu gì các hành tinh cũng gần như thuộc về một mặt phẳng, do tác động của phần « phôi » của ngôi sao. Phôi của ngôi sao này có thể được hình thành mới, hoặc từ một phần nhân có sẵn của một supernova (ngôi sao neutron).
Bạn có thể tìm thêm thông tin để thấy rằng, « ngôi sao neutron », phần nhân của vụ nổ sao Type Ib, Type Ic và TypeII (không tính các vụ nổ sao Type Ia gây ra bởi quá trình hút vật chất của các ngôi sao lùn trắng) quay với vận tốc góc rất lớn.
Tuy nhiên, tôi khẳng định rằng, chỉ sau khi đọc bài báo do Fairydream đưa link, tôi mới biết đến giả thiết về hệ Mặt Trời (của chúng ta) được « tái sinh » từ tàn tích của một vụ nổ sao. Trước đó, tôi chỉ nghĩ rằng các vụ nổ sao sẽ giải phóng vật chất vào không gian và tác động lên các đám bụi khí vũ trụ để xúc tiến quá trình sinh ra một ngôi sao mới (từ đầu). Có nghĩa là các vụ nổ sao chỉ tham gia với vai trò xúc tiến thôi, tôi không nghĩ rằng « nguyên 1 hệ Mặt Trời lại có thể được tái sinh từ tàn tích của của vụ nổ sao trước đó » (hệt như phượng hoàng hồi sinh vậy)
Đã có các bằng chứng cho phép kết luận: « các hành tinh » (trừ ngôi sao mẹ của chúng) còn tồn tại hoặc được tái sinh sau vụ nổ sao. Ví dụ minh họa rõ nhất là hệ hành tinh quay quanh pulsar PSR B1257+12. Hai trong số 3 hành tinh quay quanh pulsar này là những exo-planet đầu tiên được con người phát hiện ra.
http://en.wikipedia.org/wiki/PSR_1257%2B12
Đọc các tham số của 2 hành tinh PSR B1257+12 B và PSR B1257+12 C, có thể thấy rằng độ nghiêng « inclination » của chúng gần bằng nhau (53 và 47 độ). Tôi chưa có điều kiện tìm hiểu kỹ về cách tính inclination đối với các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời nên chưa thể đưa ra kết luận gì trong bài viết này (Tôi sẽ cố tìm hiểu sâu thêm về vấn đề này)
.
Tuy nhiên, phải thấy rằng, trong ví dụ trên, chỉ có các hành tinh là có thể đã được tái sinh. Phần lõi vẫn chỉ là một sao neutron, khác hoàn toàn với Mặt Trời của chúng ta hiện nay.
Giả thiết của tiến sĩ Oliver Manuel, cho rằng « toàn bộ » hệ Mặt Trời (của chúng ta) được « tái sinh » từ tàn tích của một vụ nổ sao, trong đó Mặt Trời ngày nay là dựa trên phần lõi (ngôi sao neutron) của vụ nổ trước, các hành tinh được hình thành dựa lớp vỏ vật chất bị phát tán ra ngoài vũ trụ. Trong quá trình tìm kiếm thông tin, tôi thấy rằng giả thiết này chưa được nhiều người công nhận và ủng hộ. Tôi cũng chưa tìm hiểu kỹ về giả thiết này, bạn có thể download các bài báo của Munuel tại website của ông:
http://www.omatumr.com/

Tôi cũng đã đọc bài của ông Manuel, nhưng chưa đọc các bài báo khác.
Tôi vẫn không cho rằng sự hình thành lên một hệ MT luôn luôn ''bắt các hành tinh phải nằm trong một mặt phẳng bởi vì để tạo được 2 tia jet ở 2 cực đủ lớn để đuổi hết vật chất đi thì bức xạ đó phải cực lớn, thường chỉ thấy ở các trường hợp hố đen hoặc saơntron (hoặc gần đây có trường hợp 1 ngôi sao lùn trắng). Sự hình thành một ngôi sao cỡ như MT không nhất thiết phải phản ứng dữ dội để tạo ra 2 tia bức xạ như vậy.
Nếu MT được hình thành từ lõi còn lại của một vụ nổ sao trước đó, thành phần của nó không thể là chủ yếu H2 (70%) và He (30%) được, mặc dầu MT đã liên tục cháy trong khoảng 5 tỷ năm qua. Nếu điều đó đúng, nó phải chứa rất nhiều các nguyên tố nặng khác chứ không như thành phần hiện nay.
Theo tôi, MT được hình thành từ một đám khí +bụi mà trước đó đám khí này đã là sản phẩm của một vụ nổ sao cực lớn trước đó. Ta biết rằng các ngôi sao đầu tiên khi vũ trụ mới hình thành thường rất lớn và có tuổi thọ ngắn (khoảng 20 triệu năm) do vậy khí do chúng phát tán ra vẫn chủ yếu là H2 và có lẫn các nguyên tố khác, điều đó giải thích cho các nguyên tố tạo lên các hành tinh của hệ MT.
Qua một bài dịch mới đây (Trái đất - ranh giới...) tôi thấy có một ý khá hay là các hành tinh rắn phải có một độ lớn nhất định mới có thể đủ trường hấp dẫn để thu hút lớp khí rồi sau đó chở thành một hành tinh khí khổng lồ (giới hạn theo tác giả mô phỏng là R > 2 lân Rtđ). Các hành tinh rắn được tạo thành do chúng quy tập bụi trên một đường vành đai trên accretion disk. Đương nhiên là các hành tinh phía trong sẽ thu được ít bụi hơn do bán kính nhỏ hơn, và như vậy chúng không đủ sức thu thêm được khí. KHí quyển hiện thời của chúng chỉ là các khí tự sinh ra sau này do các quá trình phun trào núi lửa hay các phản ứng hóa học khác.
Hero_Zeratul: Khi trả lời bài của bạn, tôi ấn nhầm nút quote thành nút e***, cũng may sau khi gửi bài đã phát hiện ra điều này và tìm lại trong phần bộ nhớ tạm vẫn còn bài cũ của bạn. Do đó sẽ có thông báo là tôi đã chỉnh sửa bài của bạn (nội dung bài vẫn giữ nguyên). Xin lỗi bạn vì sơ xuất này
Được Hero_Zeratul sửa chữa / chuyển vào 10:30 ngày 20/01/2008

Ở chỗ này, quan điểm của tôi khác với bạn. Tôi nghĩ rằng chính chuyển động quay của "phôi ngôi sao" mới là nhân tố chính khiến cho đám bụi khí bao quanh nó bị dẹt xuống
Các luồng vật chất phun ra từ 2 cực chỉ có tác dụng ngăn không cho bụi khí tập trung ở phía "trên" 2 cực thôi.
Nói 1 cách đơn giản, 2 luồng này (do bản thân ngôi sao phát ra) đẩy bật các phân tử vật chất khỏi vùng không gian phía trên 2 cực, 1 phần vật chất có thể bị cuốn theo chuyển động của ngôi sao, có xu hướng nhập vào accretion disk, 1 phần khác bị phát tán vào vũ trụ.
Các quan sát cho thấy sự hình thành các luồng vật chất phóng ra từ 2 cực là xảy ra với mọi ngôi sao trẻ. Bạn có thể đọc lại bài về Herbig-Haro Object để thấy rằng trước khi các đài quan sát thiên văn hồng ngoại đủ mạnh để có thể giúp ta nhìn trực tiếp "phôi ngôi sao" trong các đám bụi khí, việc phát hiện ra 2 luồng vật chất này chính là dấu hiệu để nhận biết sự hình thành của các ngôi sao trẻ

Bạn nào nếu tìm hiểu rồi có thể cho mình biết hiện nay các thuyết về hình thành hệ mặt trời còn vướng mắc ở các điểm nào được không ?

Đúng là khi đọc qua phần HH object, tôi thấy các đĩa có thể được hình thành sau mà ko nhất thiết phải đi từ đĩa khí+bụi ban đầu.. Nhưng cũng có trường hợp, các đĩa được hình thành trước khi nhân sao xuất hiện phản ứng hạt nhân.
Về mặt vật lý, khi đám bụi có hình thù bất kỳ bị một kích thích nào đó và tụ dần để hình thành nên một ngôi sao, chúng có xu hướng tụ thành một đĩa dẹt. Ban đầu đám bụi có một chút mô men quay. Khi tụ lại, tốc độ quay tăng dần (giống như 1 diễn viên ba lê thu tay lại thì sẽ quay nhanh hơn). Lúc đó, các phần tử ở phía 2 đầu trục sẽ chịu lực ly tâm ít hơn ở phần xích đạo, do vậy chúng sẽ tụ lại nhanh hơn, kết quả là một đĩa dẹt dần dần được hình thành.
Còn về thành phần hóa học, nếu coi MT là phần nhân sao sau một vụ nổ SN, bạn sẽ giải thích thế nào về thành phần hóa học của MT hiện nay?.
@ Fairy: một điều khó giải thích cho thuyết hình thành hệ MT hiện nay từ một đĩa hành tinh (proplanetary disk) 4,5- 5 tỷ năm trước đây là sự phát hiện hàng loạt các hành tinh dạng sao mộc nóng ở rất gần với ngôi sao mẹ. Theo như hệ MT của chúng ta, đáng nhẽ ở vòng trong chỉ tồn tại các hành tinh có bề mặt rắn.

nếu được trình bày ý kiến thì tooi cho rằng mặt trời không thể có nhân là một sao neutron, mà những giả thuyết (được đa số công nhận) đều cho rằng sự sụp đổ của một ngôi sao ở gần đó chỉ có tác dụng gây ra áp suất để cho quá trình tự co của đám khí bụi xảy ra.
đây là một giả thuyết tôi cho là hợp lí (nhưng phần highlight không được rõ cho lắm:
-Hệ Mặt Trời được cho là hình thành, khoảng 5 tỷ năm trước, từ một đám bụi Mặt Trời gồm các chất khí tạo thành mây và các hạt bụi, tự sụp đổ dưới lực hấp dẫn, đông đặc lại thành Mặt Trời, các hành tinh và thiên thể khác trong hệ. Trong khi sụp đổ, đám bụi này đầu tiên hình thành một đĩa tiền-mặt trời, quay nhanh dần ở tâm đĩa. Tại tâm, các hạt va đập nhau mạnh hơn khi bị hút vào nhau, nóng lên đến mức tạo ra phản ứng nhiệt hạch, với áp suất ánh sáng đủ lớn để thổi bay các chất khí nhẹ ra ngoài, để lại các hành tinh đất đá nặng bên trong và các hành tinh khí khổng lồ bên ngoài.
Lý thuyết giải thích sự hình thành hệ Mặt Trời cũng được kiểm nghiệm với các hệ hành tinh ngoài Mặt Trời. Các hệ này có thể rất khác hệ Mặt Trời của chúng ta và lý thuyết về sự hình thành các hệ như vậy đang liên tục được cải tiến.
Lịch sử Hệ Mặt Trời bắt đầu từ cách đây khoảng 5 tỷ năm, với sự hình thành từ một đám mây thể khí gọi là đám bụi Mặt Trời, theo giả thuyết được đưa ra lần đầu tiên năm 1755 bởi Immanuel Kant và được trình bày một cách độc lập bởi Pierre-Simon Laplace.
Để tính ra tuổi Hệ Mặt Trời, có thể đo lượng còn lại của các đồng vị phóng xạ không bền vững không có nguồn sinh ra liên tục sau khi Hệ Mặt Trời hình thành. Bằng cách quan sát xem các đồng vị này đã suy giảm đến mức độ nào, đồng thời biết được chu kỳ bán rã của chúng, có thể tính ra tuổi của chúng. Những hòn đá cổ nhất trên Trái Đất ước tính 3,9 tỷ năm tuổi, tuy nhiên rất khó để tìm được những hòn đá đó vì Trái Đất đã hoàn toàn thay đổi bề mặt của nó. Các thiên thạch, vốn được hình thành trong giai đoạn ban đầu của đám bụi mặt trời, được tìm thấy có tuổi già nhất là 4.6 tỷ năm, suy ra Hệ Mặt Trời đã được hình thành từ cách đây ít nhất 4.6 tỷ năm.
Đám bụi Mặt Trời ban đầu có hình dáng gần giống hình cầu, đường kính 100 AU và có khối lượng bằng 2 đến 3 lần khối lượng Mặt Trời. Theo thời gian, một sự nhiễu loạn, có thể một sao siêu mới bên cạnh, gây sóng hấp dẫn xung kích vào không gian của đám bụi, làm nén đám bụi này, đẩy vật chất của nó sâu vào bên trong, tới lúc lực hấp dẫn vượt qua áp suất khí bên trong và nó bắt đầu sụp đổ.
Khi đám bụi sụp đổ, nó giảm kích thước, điều này làm nó xoay tròn nhanh hơn để giữ mô men động lượng bảo toàn. Các định luật cơ học cho thấy kết quả của các lực hấp dẫn, áp suất khí, và lực ly tâm trong chuyển động quay khiến cho đám bụi bắt đầu trở nên dẹt thành hình một cái đĩa quay tròn với một chỗ phình lên ở giữa, gọi là đĩa bụi Mặt Trời. Mặt phẳng trung bình của đĩa bụi này rất gần với mặt phẳng hoàng đạo sau này.
Khi đĩa bụi Mặt Trời trở nên đặc hơn, một hình thức đầu tiên của sao trung tâm (tức Mặt Trời sau này) được tạo thành ở giữa, gọi là tiền Mặt Trời. Hệ này được sự ma sát của các viên đá va chạm vào nhau làm nóng lên. Những nguyên tố nhẹ hơn như hydrô và hêli thoát khỏi phần tâm và tràn ra phía rìa ngoài của đĩa, để lại các nguyên tố nặng tập trung bên trong, hình thành bụi và đá ở trung tâm. Các nguyên tố nặng hơn kết thành khối với nhau để tạo thành các tiểu hành tinh và các tiền hành tinh. Ở vùng ngoài của tinh vân này, băng và các khí dễ bay hơi còn tồn tại, và như một kết quả, các hành tinh bên trong là đá và các hành tinh bên ngoài có đủ khối lượng để giữ lại lượng lớn các khí nhẹ, như hydrô và hêli.
Sau 100 triệu năm, áp suất và sự cô đặc hydrô ở trung tâm của đĩa bụi sụp đổ trở lên đủ lớn để tiền Mặt Trời duy trì các phản ứng nhiệt hạch. Kết quả của việc này, hydrô bị biến thành hêli trong các phản ứng đó, và một lượng lớn nhiệt được toả ra.
Trong thời gian đó, tiền Mặt Trời biến thành Mặt Trời và các tiền hành tinh và tiền tiểu hành tinh biến thành các hành tinh thông qua sự tập trung dần dần khối lượng. Tất cả các hành tinh được hình thành trong một thời gian ngắn, khoảng vài triệu năm. Chúng đều có quỹ đạo nằm gần mặt phẳng trung bình của đĩa bụi ban đầu; nghĩa là mặt phẳng hoàng đạo (mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất) cũng nằm gần mặt phẳng trung bình này và gần với các mặt phẳng quỹ đạo của các hành tinh khác.
(nguồn: http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%87_M%E1%BA%B7t_Tr%E1%BB%9Di )
ngoài ra như bạn thỏy nói thì những lí thuyết đã nêu không giải thích được việc một số hành tinh khí có khối lượng lớn lại có thể ở rất gần những ngôi sao mẹ của mình. (tất nhiên cần phải xem xét sự chính xác của thông tin đó). tham khảo tại:
http://www.dthoi.com/forums/archive/index.php/t-11297.html
http://www.yeah1.com/b/hoahongtuyet/VU+TRU+MUON+MAU/

@Thohry:
Trong bài viết tại topic "Tin tức thiên văn", bạn có giới thiệu về giả thiết của tiến sĩ Steve Desch về sự dịch chuyển ra phía xa ngôi sao mẹ của các hành tinh khí. Tất nhiên, đây chỉ là giả thiết được đưa ra dựa trên những mô phỏng máy tính và còn rất mới, nhưng mình nghĩ, nó cũng có thể góp phần giải thích hiện tượng trên (các hành tinh khí ở gần ngôi sao mẹ hơn so với trường hợp Trái Đất - Sao Mộc hoặc Trái Đất - Sao Thổ).
Tuy nhiên, nếu như thế thì cần phải có 1 thống kê về tuổi của các ngôi sao trong những trường hợp hành tinh khí ở gần sao mẹ.
Có lẽ bây giờ ta thử đưa ra những "dự đoán" về TƯƠNG LAI giả thiết của Steve Desch. Biết đâu, sau này nó lại trở thành "hot".