Tại sao nhiều thiên thể hình cầu?

Nếu tích lũy đủ khối lượng, một thiên thể sẽ hút vật chất về phía tâm nhờ lực hấp dẫn và sắp xếp vật chất đến khi thành hình cầu.

Nhờ hệ thống kính viễn vọng trên Trái đất và ngoài không gian, giới thiên văn có thể quan sát những khu vực xa xôi của vũ trụ. Dù những khu vực này xa xôi hay kỳ lạ đến đâu, có một điều dường như luôn đúng: có rất nhiều thiên thể hình cầu.

Nhiều hành tinh trong vũ trụ có dạng hình cầu. (Ảnh: Ron Miller/Stocktrek Images).

"Thật thú vị khi rất nhiều thứ trong không gian mà con người biết đến có hình cầu", Live Science hôm 13/11 dẫn lời Anjali Tripathi, nhà vật lý thiên văn trong Chương trình Khám phá Ngoại hành tinh của NASA, làm việc tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực ở California.

Hiệu ứng làm tròn bắt nguồn từ "lực hấp dẫn bản thân", lực hấp dẫn mà một vật thể - trong trường hợp này là thiên thể - tác dụng lên chính nó. Khi một hành tinh, hoặc mặt trăng, tích lũy đủ khối lượng, lực hấp dẫn bản thân sẽ "nhào nặn" nó thành hình cầu.

Các vật thể trong vũ trụ hình thành sau khi diễn ra, nghĩa là khoảng 13,8 tỷ năm trước. Những hạt bụi tí hon di chuyển trong các đám mây bụi khổng lồ hình giống chiếc bán rán vòng và bắt đầu va chạm với nhau. Theo NASA, nếu vụ va chạm đủ nhẹ, các hạt bụi sẽ hợp nhất. Những vụ va chạm nối tiếp nhau tạo ra hiệu ứng quả cầu tuyết: Trong quá trình hình thành, hành tinh càng tích lũy thêm khối lượng thì lực hấp dẫn của nó càng tăng và lại càng hút thêm nhiều vật chất.

"Lực hấp dẫn hút mọi vật chất về phía trọng tâm. Giống như bồn rửa trong bếp, toàn bộ nước sẽ chảy xuống lỗ phía dưới. Trong trường hợp của các hành tinh, mọi mảnh vật chất đều cố gắng tới càng gần trọng tâm càng tốt", nhà thiên văn Bruno Merin, người đứng đầu Trung tâm Dữ liệu Khoa học ESAC thuộc Cơ quan Vũ trụ châu Âu, giải thích.

Các hành tinh sẽ tiếp tục di dời vật chất xung quanh đến khi tìm được trạng thái cân bằng, trạng thái mà mọi thứ trở nên gần tâm nhất có thể. Hình dạng duy nhất đạt trạng thái cân bằng như vậy trong không gian là hình cầu, Merin cho biết.

Sao Thủy và sao Kim là những hình cầu gần như hoàn hảo vì chúng thuộc loại hành tinh đá quay chậm.Các hành tinh băng cũng có xu hướng gần tròn hoàn hảo vì lớp băng phân bố rất đồng đều, Merin nói.

Tuy nhiên, không phải mọi hành tinh đều có hình cầu hoàn hảo. Hai hành tinh khí khổng lồ, sao Mộc và sao Thổ, phình ra ở xích đạo vì tốc độ quay nhanh của chúng. NASA miêu tả, sao Thổ trông giống một quả bóng rổ đang bị ai đó ngồi lên. Trái đất cũng phình nhẹ, chưa đến 1%, do lực ly tâm - lực hướng ra ngoài xuất hiện ở vật thể đang quay. Vì thế, Trái đất có dạng hình cầu hơi dẹt.

Vũ trụ có rất nhiều hình cầu, nhưng một số vật thể hoàn toàn không tròn. Các tiểu hành tinh và sao chổi có thể mang bất cứ hình dạng nào do chúng bị biến đổi khi va chạm và xoay trong vùng không gian liên sao. Sao Hỏa có một mặt trăng hình củ khoai tây mang tên Phobos. Thực tế, chỉ khoảng 20 trong số gần 300 mặt trăng được biết đến trong hệ Mặt Trời hình cầu, số còn lại có hình dạng bất thường hơn. Tripathi cho biết, lý do là khối lượng nhỏ khiến chúng không có đủ lực hấp dẫn để tạo ra hình dạng tròn đều.