Lực hấp dẫn: Bàn tay “nắn” vạn vật
Khi một thiên thể đủ lớn, khối lượng của nó sinh ra lực hấp dẫn kéo mọi vật chất về phía tâm. Lực này làm “bào mòn” mọi góc cạnh gồ ghề, đưa thiên thể về hình dạng cân bằng tối ưu: gần giống một quả cầu.
Trong Hệ Mặt Trời, Mặt Trời và 8 hành tinh lớn đều đạt trạng thái này. Ngược lại, những thiên thể nhỏ như tiểu hành tinh hay sao chổi thường méo mó, vì lực hấp dẫn của chúng không đủ mạnh để “ép” về hình tròn.
Cân bằng thủy tĩnh, dấu mốc trở nên tròn
Các nhà khoa học gọi trạng thái này là cân bằng thủy tĩnh (hydrostatic equilibrium). Khi một thiên thể vượt đường kính vài trăm km, lực hấp dẫn sẽ thắng sức bền vật liệu, buộc nó phải “tròn” ra. Đây cũng là tiêu chí để Liên minh Thiên văn Quốc tế (IAU) phân loại hành tinh và hành tinh lùn.
Ví dụ:
- Trái Đất có khối lượng khổng lồ, đường kính hơn 12.700 km, đạt cân bằng thủy tĩnh và có hình gần cầu.
- Sao chổi 67P/Churyumov-Gerasimenko, chỉ 4 km đường kính, có lực hấp dẫn yếu đến mức con người có thể “nhảy một cái” là thoát khỏi bề mặt. Vì thế nó mang hình dáng kỳ lạ giống… con vịt cao su.
- Thực tế, các hành tinh và ngôi sao không phải quả cầu tuyệt đối. Do quay quanh trục, chúng bị phình ở xích đạo và dẹt ở hai cực gọi là hình cầu dẹt.
- Trái Đất có bán kính xích đạo lớn hơn bán kính cực khoảng 21 km.
- Sao Mộc và Sao Thổ quay rất nhanh, nên phình rõ rệt hơn, đặc biệt Sao Thổ có độ phình tới 10%.
- Mặt Trời tròn gần như hoàn hảo hơn Trái Đất nhờ cấu trúc plasma. Thậm chí, hố đen còn “tròn” hơn nữa, bề mặt sự kiện gần như là cầu tuyệt đối.
Vì sao không thể có hành tinh hình lập phương?
Hãy tưởng tượng một hành tinh hình hộp. Các góc nhô ra sẽ bị lực hấp dẫn kéo mạnh hơn, khiến khối vật chất từ từ sụp xuống, dồn về phía tâm. Chỉ trong thời gian ngắn, thiên thể sẽ tròn lại.
Hình cầu là hình dạng duy nhất bảo đảm lực hấp dẫn phân bố đều khắp bề mặt, giúp thiên thể duy trì ổn định trong quỹ đạo.
