Vành đai tiểu hành tinh là một khu vực trong Hệ Mặt Trời ở khoảng giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc. Ở đây có một luợng lớn các thiên thể không định hình có tên là tiểu hành tinh. Vành đai tiểu hành tinh còn đuợc gọi là vành đai chính để phân biệt voiứ các khu vực tập trung nhiều tiểu hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời, như vành đai Kuiper hay vùng scattered disc (tạm dịch-đĩa phân tán).

Hơn một nửa khối luợng của vành đai chính này nằm trong bốn thiên thể lớn nhất: Ceres, 4 Vesta, 2 Pallas, và 10 Hygiea. Cả 4 thiên thể này đều có đuờng kính trên 400km, trong đó Ceres là hành tinh lùn duy nhất của vành đai, đuờng kính khoảng 950 km. Những thiên thể còn lại đều nằm ở kính thước như hạt bụi, vật chất trong vành đai mỏng đến nỗi rất nhiều tàu thăm dò không nguời lái đi xuyên qua nó mà không hề có một sự va chạm nào cả. Tuy nhiên, các va chạm giữa các tiểu hành tinh lớn có xảy ra, và chúng có thể hình thành một gia đình tiểu hành tinh (asteroid family) mà các thành viên trong đó có cùng tính chất và cấu tạo. Các va chạm này cũng đồng thời tạo ra bụi—là thành phần chính tạo nên ánh sáng hoàng đạo (zodiacal light). Cacá tiểu hành tinh đơn lẻ trong vành đai chính đuợc phân loại dựa trên vạch quang phổ của nó, hầu hết rơi vào ba nhóm chính: có cacbon (loại C), silicat (loại S), và giàu kim loại (loại M).

Vành đai tiểu hành tinh là vùng màu trắng, các vùng màu xanh ko thuộc vành đai.

Vành đai tiểu hành tinh này đuợc hình thành từ tinh vân Mặt Trời nguyên thủy, khi đó chúng là một nhóm tiểu hành tinh có tên planetesimal, là những tiền thân nhỏ bé của các hành tinh bây giờ. Tuy nhiên, ở giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, lực hấp dẫn lớn từ hành tinh khổng lồ đã tăng tốc cho các planetesimal là cho chúng có năng luợng quá lớn nên không thể tăng truởng thành một hành tinh đuợc. Các va chạm trở nên quá mạnh, làm cho chúng không dính kết với nhau mà lại vỡ vụn ra. Kết quả, hầu hết các thiên thể lớn trong vành đai chính đã biến mất trong thời kỳ hình thành nên Hệ Mặt Trời và kéo theo các vụ va chạm giữa các thiên thạch và các hành tinh vòng trong của hệ. Quỹ đạo của các thiên thạch tiếp tục bị xáo trộn do chúng cùng với Sao Thổ tạo thành quỹ đạo cộng hưởng với nhau. Tại những lúc này, một lỗ hỗng Kirkwood hình thành khi chúng quét qua quỹ đạo của các hành tinh khác.

 Lịch sử khám phá

Năm 1766, ở cuối một trang sách trong bản dịch cuốn Contemplation de la Nature của Charles Bonnet, nhà thiên văn Johann Daniel Titius ở Wittenburg đã để lại một dòng ghi chú về mẫu của các hành tinh. Nếu viết ra dãy số 0,3,6,12,24,48,… cứ nhân đôi như vậy, rồi cộng bốn vào mỗi số sau đó chia cho mười, kết quả sẽ ra một dãy số theo thứ tự có giá trị rất gần với số đo khoảng cách của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời đến Mặt Trời theo đơn vị thiên văn.

Mẫu này sau đó được đặt tên là luật Titius-Bode, cho biết bán kính lớn của quỹ đạo sáu hành tinh lúc đó là Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa, Sao Mộc và Sao Thổ tuy nhiên lại có một “lỗ hổng” nằm giữa Sao Hỏa và Sao Thổ. Trong dòng ghi chú đó, Titius tuyên bố, “Vậy tạo hóa đã để lại một lỗ hổng trong không gian sao? Không hề”. Năm 1768, nhà thiên văn Johann Elert Bode đã ghi lại dòng ghi chú này trong cuốn sách của mình Anleitung zur Kenntniss des gestirnten Himmels nhưng không ghi Titius là tác giả mà dẫn nó đến một định luật tên “luật Bode”. Khi William Herschel tìm thấy Sao Thiên Vương và nă1781, vị trí của hành tinh này lại chính xác hoàn toàn sao với định luật nên các nhà khoa học suy đoán rằng có một hành tinh nằm giữa Sao Hỏa và Sao Mộc.

Năm 1800, nhà thiên văn học Franz Xaver von Zach tập hợp 24 người bạn của mình lại và lập một câu lạc bộ mang tên “hội Lilienthal”. Mục đích là đưa Hệ Mặt Trời vào trật tự, nhóm đả trở nên nổi tiếng với cái tên “Himmelspolitzei”, Cảnh Sát Bầu Trời. Các thành viên nổi tiếng bao gồm Herschel, các nhà thiên văn người Anh Nevil MaskelyneCharles Messier, và Heinrich Olbers. Mỗi người trong số 24 nhà thiên văn học này phụ trách một vùng trời 15 độ trên đường hoàng đạo để tìm hành tinh mất tích này.

Chỉ vài tháng sau, một người không thuộc Cảnh sát bầu trời đã hoàn thành công việc giúp họ. Vào ngày 1, tháng 1, 1801, Giuseppe Piazzi, trưởng phòng thiên văn ở trường đại học Palermo, Sicily, đã tìm ra một thiên thể di động nằm ở vị trí phù hợp với luật Titius-Bode. Ông đặt tên nó là Ceres, theo tên một nữ thần Hi Lạp là thần bảo trợ và thần mùa màng ở Sicily. Piazzi ban đầu nghĩ rằng nó là một sao chổi, nhưng nó lại không hề có đầu sao chổi nên có khả năng nó là một hành tinh. Mười lăm tháng sau, Olbers đã tìm ra một thiên thể khác ở cùng khu vực đó, Pallas. Không giống các hành tinh đã biết, hai thiên thể này chỉ là một chấm sáng chứ không phải là một hình tròn mặc dù đã qua phóng đại của các kính thiên văn tốt nhất. Và với vận tốc cao, chúng không thể là các ngôi sao được. Vì vậy, năm 1802 William Herschel đã đề nghị xếp chúng vào một nhóm riêng biệt có tên asteroid (tiểu hành tinh), lấy theo từ asteroeides của Hi Lạp, nghĩa là “giống sao”.

Piazzi là người đầu tiên tìm ra một tiểu hành tinh, Ceres, hiện nay nó đã được đưa vào danh sách các hành tinh lùn.

Ceres nhìn qua kính thiên văn vũ trụ Hubble.

Tuy nhiên, nhiều thập kỷ sau đó những thiên thể này lại bộc lộ những tính chất giống các hành tinh hơn. Năm 1807, các cuộc tìm kiếm đã phát hiện thêm hai thiên thể nửa là 3 Juno và 4 Vesta. Chiến tranh do Napoleon gây ra đã đóng cửa giai đoạn khám phá thứ nhất này, và đến tận 1845 một thiên thể khác mới được phát hiện trở lại (5 Astrea) . Không lâu sau đó con số các thiên thể loại này được tìm thấy tăng đột biến. Vào đầu những năm 1850, thuật ngữ asteroid được sử dụng phổ biến.

Juno nhìn bằng 4 bước sóng

Việc phát hiện ra Sao Hải Vương vào năm 1846 đã làm lung lay luật Titius-Bode, quỹ đạo của nó không nằm trong vị trí dự đoán, tuy nhiên, năm 1930, Sao Diêm Vương được phát hiện lại đi đi vào “trật tự”. Cho đến nay vẫn không có một lời giải thích khoa học nào cho luật và theo hầu hết các nhà thiên văn, đó là một sự trùng hợp.

Thuật ngữ “vành đai tiểu hành tinh” được sử dụng phổ biến vào đầu 1850, tuy nhiên rất khó để xác định ai đã nghĩ ra thuật ngữ này. Năm 1923 có 1000 tiểu hành tinh được phát hiện, 1951 là 10000, 1982 là 100000. Ngày nay các cuộc khảo sát tiểu hành tinh đã dùng hệ thống tự động dò tìm các hành tinh nhỏ này đã tăng số lượng không thể kể hết.

Ghi chú:

Luật Titius-Bode cho thấy vị trí các hành tinh. Sao Hải Vương nằm ngoài luật này. Tuy nhiên vì số 24 đã có Ceres điền vào nên nhiều người vẫn mong chờ một hành tinh ở vị trí số 768.

Số  Hành tinh  Dãy số Bán kính trục lớn thực 
 0  Sao Thủy  0,4  0,38
 3  Sao Kim  0,7  0,72
 6  Trái Đất  1  1
 12  Sao Hỏa  1,6  1,5
 24  X  2,8  ?
 48  Sao Mộc  5,2 5,2
 96  Sao Thổ  10  10,1
 192  Sao Thiên Vương  19,6  19,2
 X  Sao Hải Vương  X  30,1
 384  Sao Diêm Vương  38,8  39,4
 768  X  77,2  

Trịnh khắc Duy - PAC - en.wikipeda

Cựu thành viên CLB Thiên văn Bách khoa - PAC (nay là CLB Thiên văn học Đà Nẵng - DAC); Cựu sinh viên trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng (khoá 06).

Bài viết xem nhiều