Hành tinh thứ 9 trong Hệ mặt trời sẽ là một 'Siêu Trái đất'?

Hệ mặt trời của chúng ta từng có chín hành tinh. Nhà thiên văn học Mike Brown, còn được gọi là "người khai tử sao Diêm Vương". Brown cho biết ông đã nhận được thư thù hận từ trẻ em và những cuộc gọi chửi bới vào 3 giờ sáng trong nhiều năm sau khi phát hiện nổi tiếng nhất của ông giúp thay đổi điều đó.

Vấn vương với hành tinh thứ 9

Brown là giáo sư thiên văn học hành tinh tại Caltech. Ông đã phát hiện ra một thiên thể nhỏ khác có tên là Eris trong Vành đai Kuiper — một vành đai rộng lớn gồm các vật thể băng giá nằm ngoài quỹ đạo của sao Hải Vương, đồng thời cũng là vùng lân cận của hành tinh thứ 9 trước đây. Phát hiện năm 2005 đã gây ra một chuỗi sự kiện dẫn đến việc sao Diêm Vương bị hạ cấp khỏi vị thế hành tinh mà vài năm sau vẫn còn gây tranh cãi.

Nhưng giờ đây, cũng giống như Vành đai Kuiper đã thực sự lấy đi một hành tinh, Brown và các nhà khoa học khác tin rằng nó có thể trả lại chúng ta một hành tinh.

Các nhà thiên văn học tin rằng Vành đai Kuiper được tạo thành từ những gì còn sót lại từ quá trình hình thành Hệ mặt trời, trải dài ở quỹ đạo xa mặt trời hơn 50 AU. Ngoài ra, nó còn có một vùng thứ cấp trải dài ra gấp 20 lần khoảng cách đó. Sao Diêm Vương, hiện được phân loại là hành tinh lùn cùng với Eris, chỉ là một trong những thiên thể băng giá lớn nhất trong số hàng chục thiên thể tồn tại ở đó. Chúng không chiếm ưu thế trong quỹ đạo của mình và không đủ sức quét sạch của các vật thể khác trong quỹ đạo. Đó là lý do tại sao sao Diêm Vương không thể đáp ứng theo tiêu chuẩn hành tinh như 8 hành tinh còn lại (theo các hướng dẫn do Liên minh Thiên văn Quốc tế đưa ra).

Tuy nhiên, vì các vật thể trong Vành đai Kuiper cách xa Mặt trời nên chúng rất khó phát hiện. Trong hơn một chục năm, các nhà thiên văn học đã tìm kiếm khu vực đó để tìm một hành tinh ẩn chưa từng được quan sát, nhưng sự hiện diện của nó được suy luận gián tiếp từ hành vi của các vật thể khác ở gần đó. Nó thường được gọi là Hành tinh X hoặc Hành tinh thứ 9.

Trợ lý giáo sư thiên văn học tại Đại học Yale Malena Rice cho biết: "Nếu chúng ta tìm thấy một hành tinh khác, đó thực sự là một vấn đề trọng đại. Nó có thể định hình lại hoàn toàn sự hiểu biết của chúng ta về Hệ mặt trời và các hệ hành tinh khác, cũng như cách chúng ta thích nghi với bối cảnh đó. Thật sự thú vị và có rất nhiều bí ẩn để tìm hiểu thêm về vũ trụ".

Tuy nhiên, sự phấn khích đi kèm với một số tranh cãi. Các phe phái khác nhau trong giới thiên văn có các lý thuyết cạnh tranh về Hành tinh thứ 9 trong khi một số nhà nghiên cứu tin rằng nó không hề tồn tại.

Rice cho biết: "Chắc chắn có những người hoài nghi về Hành tinh thứ 9 — đây là một chủ đề gây tranh cãi. Một số người cam đoan nó tồn tại. Một số người tin chắc rằng nó không tồn tại. Có rất nhiều cuộc tranh luận trong việc cố gắng xác định nó là gì và liệu nó có ở đó hay không. Nhưng đó là dấu hiệu của một chủ đề thực sự thú vị, bởi vì nếu không, mọi người sẽ không có ý kiến ​​gay gắt về nó".

Cuộc tranh luận có thể sớm được giải quyết, khi một kính thiên văn mới có khả năng khảo sát toàn bộ bầu trời mỗi đêm một cách chi tiết, được đưa vào hoạt động vào cuối năm 2025. Cho đến lúc đó, một nhóm các nhà nghiên cứu tin rằng họ đã tìm thấy bằng chứng thuyết phục nhất cho đến nay về việc hành tinh ẩn này là có thật.

'Bằng chứng rõ ràng' về Hành tinh thứ 9

Cuộc tìm kiếm Hành tinh thứ 9 chỉ mới bắt đầu gần đây, nhưng cuộc thảo luận về sự tồn tại của nó đã có từ hơn 175 năm trước.

Giáo sư khoa học hành tinh tại Viện Công nghệ California, Konstantin Batygin cho biết: “Kể từ khi sao Hải Vương được phát hiện vào năm 1846, ít nhất 30 nhà thiên văn học đã đề xuất về sự tồn tại của nhiều hành tinh ngoài sao Hải Vương — và họ luôn sai. Tôi chưa bao giờ nghĩ mình sẽ nói về việc có bằng chứng cho thấy có một hành tinh ngoài sao Hải Vương. Thế nhưng, tôi tin rằng không giống như tất cả những lần trước, chúng tôi thực sự đúng trong trường hợp này”. (Bất kỳ vật thể nào quay quanh mặt trời ngoài quỹ đạo của sao Hải Vương đều được các nhà thiên văn học định nghĩa là “vật thể ngoài sao Hải Vương”).

Batygin và Brown là một trong những người ủng hộ mạnh mẽ nhất cho giả thuyết tồn tại Hành tinh thứ 9. Bộ đôi này đã tích cực làm việc kể từ năm 2014 để tìm ra hành tinh ẩn giấu này. Họ thừa hưởng cảm hứng từ một nghiên cứu của nhà thiên văn học Scott Sheppard tại Viện Khoa học Carnegie ở Washington, DC và Phó giáo sư thiên văn học và khoa học hành tinh tại Đại học Bắc Arizona, Chadwick Trujillo.

Sheppard và Trujillo là những người đầu tiên nhận thấy rằng quỹ đạo của một số ít các vật thể ngoài sao Hải Vương đã biết đều tập hợp lại với nhau một cách kỳ lạ. Hai nhà thiên văn này lập luận rằng một hành tinh vô hình — lớn hơn Trái Đất nhiều lần và cách Mặt Trời hơn 200 lần — có thể đang “chi phối” những vật thể nhỏ hơn này bằng lực hấp dẫn.

Brown khẳng định: “Bằng chứng trực quan nổi bật nhất vẫn là bằng chứng sớm nhất: rằng tất cả các vật thể xa nhất ngoài sao Hải Vương đều có quỹ đạo (hướng theo) một hướng”. Kể từ đó, Batygin đã tham gia vào nửa tá nghiên cứu về Hành tinh thứ 9. Từ những nghiên cứu, Batygin đưa ra một số bằng chứng về sự tồn tại của nó. Ông cho biết bằng chứng mạnh nhất nằm trong công trình do ông cùng Brown và hai nhà nghiên cứu khác là đồng tác giả và được công bố trên Tạp chí The Astrophysical Journal Letters vào tháng 4.

Nghiên cứu trên theo dõi các vật thể băng chịu một số loại nhiễu loạn khiến chúng bị đưa vào quỹ đạo của sao Hải Vương trước khi chúng rời khỏi Hệ mặt trời hoàn toàn. Batygin cho biết: "Nếu bạn nhìn vào các vật thể này, tuổi thọ của chúng rất nhỏ so với tuổi của Hệ mặt trời. Điều đó có nghĩa là có thứ gì đó đang đưa chúng vào đó. Vậy thì đó có thể là gì?"

Một khả năng có thể tồn tại gọi là thủy triều thiên hà. Đó là sự kết hợp của lực tác dụng bởi các ngôi sao xa xôi trong Ngân hà. Nhưng Batygin và nhóm của ông đã cho chạy các mô phỏng trên máy tính để kiểm tra kịch bản này so với sự hiện diện của Hành tinh thứ 9. Họ phát hiện ra rằng các dữ liệu đã bác bỏ mạnh mẽ kịch bản một Hệ mặt trời không có hành tinh ẩn.

Batygin cho biết: "Đó thực sự là một bằng chứng đáng chú ý. Và khi nhìn lại thì điều đó rất rõ ràng. Vì vậy, tôi cảm thấy hơi xấu hổ khi chúng ta mất gần một chục năm chỉ để tìm ra điều này. Nhưng mà thà muộn còn hơn không".

Theo Batygin, Hành tinh thứ 9 là một vật thể “siêu Trái Đất”, có khối lượng gấp khoảng năm đến bảy lần hành tinh của chúng ta và chu kỳ quỹ đạo quay quanh Mặt trời là từ 10.000 đến 20.000 năm. Batygin cho biết: “Những gì tôi không thể tính toán được từ việc thực hiện mô phỏng là vị trí của nó trên quỹ đạo cũng như thành phần của nó”, đồng thời cho biết thêm: “Lời giải thích dễ hình dung nhất là nó giống như một phiên bản nhỏ hơn của sao Thiên Vương và sao Hải Vương hay giống như lõi các hành tinh đó”.