Nền tảng của hệ mặt trời là một tập hợp bao gồm Mặt trời một ngôi sao trung bình trong Ngân hà và các thiên thể quay quanh nó. Các thành phần chính của hệ mặt trời gồm 8 hành tinh (trước đây là 9) với hơn 210 vệ tinh hành tinh đã biết (mặt trăng), nhiều tiểu hành tinh, một số có vệ tinh riêng, sao chổi và các thiên thể băng giá khác.
Nền tảng của hệ mặt trời được xây dựng từ những nguyên tắc cơ bản và quá trình hình thành kéo dài hàng tỷ năm. Từ tinh vân tiền mặt trời đến các giai đoạn bồi tụ và hình thành các hành tinh, hệ mặt trời đã trải qua nhiều biến đổi phức tạp để trở thành một hệ thống hoàn chỉnh như ngày nay.
Sự hình thành nền tảng của Hệ Mặt Trời
Giả thuyết tinh vân cho rằng Hệ Mặt Trời được hình thành từ sự sụp đổ hấp dẫn của một mảnh của đám mây phân tử khổng lồ, rộng khoảng 20 parsec (65 năm ánh sáng), có khả năng nhất là ở rìa của một bong bóng Wolf-Rayet.
Đám mây này chứa hydro, heli và một lượng nhỏ lithium, chiếm khoảng 98% khối lượng, phần còn lại là các nguyên tố nặng hơn. Sự sụp đổ thêm của các mảnh này dẫn đến sự hình thành các lõi đặc có kích thước từ 0,01 đến 0,1 parsec (2.000-20.000 AU), tạo thành tinh vân tiền mặt trời và từ đó Hệ Mặt Trời ra đời.
Một hoặc nhiều siêu tân tinh xảy ra gần đó có thể đã kích hoạt sự hình thành của Mặt Trời bằng cách tạo ra các vùng tương đối đặc trong đám mây, dẫn đến sự sụp đổ hình thành Mặt Trời. Sự phân bố đồng nhất cao của sắt-60 cho thấy siêu tân tinh đã tiêm sắt-60 vào vùng này từ lâu trước khi sự tích tụ của bụi tinh vân vào các thiên thể hành tinh.
Mặt Trời hình thành trong một cụm sao lớn với từ 1.000 đến 10.000 ngôi sao, có đường kính từ 6,5 đến 19,5 năm ánh sáng. Cụm sao này bắt đầu tan rã từ 135 triệu đến 535 triệu năm sau khi hình thành.
Tinh vân quay nhanh hơn khi sụp đổ, vật chất trong tinh vân ngưng tụ, nhiệt độ tăng. Trong khoảng 100.000 năm, các lực đối kháng của trọng lực, áp suất khí, từ trường và quay khiến tinh vân co lại và tạo thành một đĩa tiền hành tinh quay với đường kính khoảng 200 AU.
Mặt Trời trong giai đoạn sao T Tauri, kèm theo các đĩa vật chất tiền hành tinh với khối lượng từ 0,001 đến 0,1 M☉. Các đĩa này mở rộng đến vài trăm AU và có nhiệt độ bề mặt khoảng 1.000 K. Trong vòng 50 triệu năm, nhiệt độ và áp suất ở lõi Mặt Trời trở nên lớn đến mức hydro bắt đầu hợp nhất, đánh dấu Mặt Trời bước vào giai đoạn chính của cuộc đời, được gọi là dãy chính. Mặt Trời vẫn là một ngôi sao dãy chính cho đến ngày nay.
Môi trường hình thành nền tảng của Hệ Mặt Trời
Giống như hầu hết các ngôi sao khác, Mặt Trời có khả năng không hình thành một cách cô lập mà là một phần của một cụm sao trẻ. Có nhiều chỉ số cho thấy môi trường cụm sao đã có ảnh hưởng đến Hệ Mặt Trời khi còn đang hình thành.
Ví dụ, sự suy giảm khối lượng vượt qua sao Hải Vương và quỹ đạo lệch tâm cc độ của Sedna đã được diễn giải như một dấu hiệu của việc Hệ Mặt Trời đã bị ảnh hưởng bởi môi trường hình thành ban đầu của nó. Tuy nhiên, liệu sự hiện diện của các đồng vị sắt-60 và nhôm-26 có thể được diễn giải như một dấu hiệu của một cụm sao chứa các ngôi sao lớn hay không vẫn đang là đề tài tranh luận.
Nếu Mặt Trời là một phần của cụm sao, nó có thể đã bị ảnh hưởng bởi các sao khác bay ngang gần, bức xạ mạnh từ các sao lớn gần đó và vật chất phóng ra từ các siêu tân tinh xảy ra ở gần.
Sự hình thành các hành tinh trong hệ mặt trời
Các hành tinh trong hệ mặt trời được hình thành từ tinh vân tiền mặt trời, một đám mây khí và bụi hình đĩa còn sót lại từ quá trình hình thành Mặt Trời. Quá trình này diễn ra qua nhiều giai đoạn, bao gồm sự bồi tụ và va chạm của các hạt bụi trên quỹ đạo xung quanh tiền sao trung tâm.
Các hạt bụi trong tinh vân tiền mặt trời bắt đầu bồi tụ và va chạm, hình thành các đám bụi có đường kính lên tới 200 mét, sau đó phát triển thành các thiên thể lớn hơn có kích thước khoảng 10 km. Quá trình này diễn ra với tốc độ tăng trưởng hàng centimet mỗi năm trong vài triệu năm.
Trong khu vực Hệ Mặt Trời bên trong, quá ấm để các phân tử dễ bay hơi như nước và mêtan ngưng tụ, các hành tinh nhỏ hình thành từ các hợp chất có điểm nóng chảy cao như kim loại và silicat đá. Các hành tinh đất đá (Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa) được hình thành từ các hợp chất này và không thể phát triển quá lớn do nguồn tài nguyên giới hạn.
Các hành tinh khổng lồ (Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương) hình thành xa hơn, ngoài đường băng giá. Ở đây, vật chất đủ mát để các hợp chất băng dễ bay hơi ở trạng thái rắn, giúp các hành tinh khổng lồ phát triển đủ khối lượng để thu giữ hydro và heli, những nguyên tố nhẹ nhất và phổ biến nhất.
Các hành tinh trong quá trình hình thành vẫn chìm trong một đĩa khí và bụi. Áp suất và tương tác hấp dẫn với vật liệu xung quanh đã gây ra sự truyền động lượng góc, dẫn đến các hành tinh dần di chuyển đến các quỹ đạo mới. Mật độ và nhiệt độ thay đổi trong đĩa chi phối tốc độ di chuyển này, để lại các hành tinh trong quỹ đạo hiện tại của chúng.
Các hành tinh nhỏ bên ngoài đường băng giá tích tụ tới 4 lần khối lượng Trái Đất trong khoảng 3 triệu năm. Bốn hành tinh khổng lồ ngày nay chiếm gần 99% tổng khối lượng quay quanh Mặt Trời. Sao Mộc, với vị trí gần đường băng giá, tích tụ một lượng lớn vật liệu và phát triển nhanh chóng, trong khi Sao Thổ có khi lượng thấp hơn do hình thành sau Sao Mộc vài triệu năm.
Nền tảng của hệ mặt trời không chỉ là câu chuyện về sự hình thành của các hành tinh mà còn là minh chứng cho quá trình tiến hóa vĩ đại của vũ trụ. Từ những hạt bụi nhỏ bé trong tinh vân tiền mặt trời, qua hàng tỷ năm, các hành tinh đã hình thành và ổn định trong quỹ đạo hiện tại của chúng.
Hiểu biết về nền tảng này không chỉ giúp chúng ta nắm bắt được quá trình hình thành của hệ mặt trời mà còn mở ra cánh cửa khám phá vô tận về các hệ sao khác trong vũ trụ. hãy truy cập wedsite: thienvanhoc.edu để biết thêm nhiều hành tinh khác trong vũ trụ bao la
