Nghiên cứu từ lâu đã chỉ ra rằng những ngôi sao như Mặt trời của chúng ta hiếm khi xuất hiện đơn lẻ. Thông thường, nó sẽ có một hoặc nhiều người anh em nằm rải rác gần đó. Việc Mặt trời cho đến nay vẫn chưa có người anh em song sinh nào được biết đến, khiến những hiểu biết của loài người về quá trình hình thành các vì sao trở nên khó giải thích. Theo các nhà khoa học, quá trình này bắt đầu với những đám mây phân tử khổng lồ, chứa đầy khí gas và bụi cần thiết cho sự co sụp vật chất, kích hoạt phản ứng hợp hạch bên trong lõi. Người ta cho rằng hơn 4/5 các hệ sao có thể cấu thành bởi 2 hoặc nhiều ngôi sao quay quanh nhau. Đại đa số chúng là các hệ sao đôi, với hai ngôi sao quay quanh một trung tâm vật chất chung. Ước tính có đến 85% các ngôi sao thuộc về những hệ thống như vậy.
Trong một nghiên cứu xuất bản vào năm 2007, tiêu đề “Embedded binaries and their dense cores”, các nhà khoa học đã đào sao vào câu hỏi liệu Mặt trời có người anh em song sinh nào hay không? Nhiều nghiên cứu đã được công bố trong những năm sau đó, nhưng một nghiên cứu đặc biệt thú vị, xuất bản năm 2020, sử dụng công nghệ mới để tìm câu trả lời cho câu hỏi quan trọng nhất, từ đó dẫn chúng ta đến với những bí ẩn xoay quanh hành tinh thứ 9 trong hệ Mặt trời - Hành tinh X.
Đi tìm người anh em của Mặt Trời
Hành tinh X là gì?
Cho đến tận cuối thế kỷ thứ 18, hệ Mặt trời vẫn được cho là chỉ bao gồm 6 hành tinh: Sao Kim, Sao Thủy, Trái Đất, Sao Hỏa, Sao Mộc, và Sao Thổ - tất cả đều có thể dễ dàng quan sát được từ những chiếc kính thiên văn bình thường nhất, hoặc thậm chí bằng mắt thường trong điều kiện tối ưu. Đến năm 1781, nhà thiên văn nổi tiếng là Sir Willian Herschel phát hiện ra sự tồn tại của một hành tinh băng xanh dương - ban đầu người ta vẫn tin là một ngôi sao, sau đó là một sao chổi - quay quanh Mặt trời ở khoảng cách gấp gần 18 lần so với khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời.
Trung bình, nó cách Mặt trời khoảng 2,9 tỷ km, nhưng khi cả hai tiến lại gần nhau nhất, khoảng cách này thu hẹp còn xấp xỉ 2,6 tỷ km; còn khoảng cách xa nhất giữa chúng là 3,2 tỷ km. Và phải mất 84 năm để Sao Thiên Vương hoàn thành một vòng quanh Mặt trời.
Sir William Herschel còn là người khám phá ra 800 ngôi sao kép và 2.500 tinh vân khác. Chưa hết, ông là nhà thiên văn đầu tiên miêu tả chính xác cấu trúc vặn xoắn của dải ngân hà chúng ta đang sống!
Herschel cũng suýt khám phá ra Sao Hải Vương - một câu chuyện lịch sử cực kỳ thú vị, dẫn chúng ta đến với Hành tinh X đầy bí ẩn. Nhưng theo các tài liệu chính thức thì Sao Hải Vương được khám phá bởi một bộ ba nhà thiên văn vào đêm 23 - 24/9/1846.
Không lâu sau đó, các nhà thiên văn đã khám phá ra một hành tinh quay quanh Sao Hải Vương, nhưng phải mất thêm một thế kỷ nữa để khám phá ra mặt trăng thứ hai. Hiểu biết của loài người về Sao Hải Vương xa xôi càng được mở rộng hơn nhờ những quan sát khoa học thực hiện bởi chuyến bay của tàu Voyager 2 vào năm 1989, bao gồm việc khám phá ra 5 mặt trăng khác, cũng như xác nhận phỏng đoán rằng có những vòng nhẫn tối quay quanh hành tinh này.
Tuy nhiên, vẫn có một vài điều chưa rõ ràng. Kể cả khi đã khám phá ra Sao Hải Vương, quỹ đạo độc đáo của một số hành tinh lùn và những vật thể băng cỡ nhỏ ở Đai Kuiper là những thứ các nhà khoa học đến nay còn thắc mắc. Chúng có xu hướng đi theo những quỹ đạo co cụm lại gần nhau. Khi phân tích những quỹ đạo đó, một số nhà thiên văn đưa ra ý kiến rằng có khả năng tồn tại một hành tinh lớn, chưa được phát hiện, nằm ở phía xa đằng sau Sao Diêm Vương.
Sao Hải Vương
Chúng ta đã biết những gì?
Hành tinh X đã được gán cho khá nhiều cái tên, như Nibiru, Tycho... nhưng chúng ta sẽ chỉ gọi đơn giản là “hành tinh thứ 9”. Nếu thực sự tồn tại, nó có thể cách Sao Diêm Vương hàng tỷ dặm, nằm trong một vùng của Đai Kuiper nơi nhận được rất ít ánh sáng hoặc năng lượng từ Mặt trời. Giống như nhiều hành tinh nằm ngoài rìa ngân hà, quỹ đạo của nó sẽ có hình elip dẹt, đến mức hành tinh này sẽ mất khoảng từ 7.400 đến 18.500 năm mới hoàn thành một vòng quay quanh Mặt trời. Để so sánh thì Sao Diêm Vương kể từ khi được khám phá ra đến nay vẫn chưa quay hết một vòng quanh Mặt trời - ước tính nó phải cần 248 năm để làm điều đó, và người ta mới chính thức phát hiện ra Sao Diêm Vương vào năm 1930 mà thôi.
Theo NASA, “Vào tháng 1/2015, các nhà thiên văn Konstantin Batygin và Mike Brown đã công bố nghiên cứu mới trong đó cung cấp bằng chứng về một hành tinh khổng lồ đi theo quỹ đạo dài bất thường ở ngoài rìa hệ Mặt trời. Dự đoán của họ được dựa trên mô hình toán học và các giả lập máy tính chi tiết, không phải từ quan sát trực tiếp. Vật thể lớn này có thể là lời giải thích cho các quỹ đạo độc đáo của ít nhất 5 vật thể nhỏ hơn đã được phát hiện ở phía xa Đai Kuiper”.
Brown và Batygin đã quan sát thấy rằng các quỹ đạo của 6 vật thể vượt xa Sao Hải Vương trong Đai Kuiper dường như co cụm lại với nhau. Họ đặt giả thuyết rằng cụm này là do ảnh hưởng của trọng lực từ một hành tinh khổng lồ ẩn đâu đó ở ngoài rìa của hệ Mặt trời, cách ít nhất 400 AU (đơn vị thiên văn).
“Khả năng có một hành tinh mới chắc chắn là rất hấp dẫn với tôi và với tất cả chúng ta” - theo Jim Green, giám đốc bộ phận khoa học thiên thể của NASA. “Tuy nhiên, đây không phải là việc khám phá hoặc phát hiện ra một hành tinh mới. Còn quá sớm để dám chắc sẽ có một hành tinh gọi là Hành tinh X. Điều chúng ta đang thấy là một dự đoán ban đầu dựa trên mô hình từ các quan sát hạn chế. Đây là khởi đầu của một quá trình mà có khả năng dẫn đến một kết quả thú vị”
Có mối liên hệ nào không?
Vào năm 2020, một giả thuyết mới được xuất bản trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters bởi các nhà khoa học từ Đại học Harvard, nói rằng hành tinh thứ 9 không chỉ thực sự tồn tại mà nó còn từng là người anh em song sinh của Mặt trời.
“Tiến sỹ Avi Loeb, Giáo sư Frank B. Baird Jr., và nghiên cứu sinh Amir Siraj, đã đưa ra định đề rằng sự tồn tại của một người anh em song sinh trong cụm tinh vân sinh ra Mặt trời - tức một nhóm sao hình thành cùng với Mặt trời từ cùng một đám mây phân tử gas đậm đặc - có thể giải thích cho sự hình thành của mây Oort mà chúng ta quan sát được ngày nay”
Mây Oort được cho là lớp vỏ cầu khổng lồ bao quanh Mặt trời, các hành tinh, và các vật thể trong Đai Kuiper chứa hàng tỷ, hoặc hàng nghìn tỷ mảnh băng của những khối vụn còn sót lại sau quá trình hình thành hệ Mặt trời. Nó có thể là nguồn gốc của những sao chổi có thời gian tồn tại lâu dài trong hệ Mặt trời của chúng ta.
Mây Oort cũng nằm ở rất xa, rìa trong cách Mặt trời từ 2.000 - 5.000 AU, và rìa ngoài thì có khả năng lên đến 100.000 AU (1 AU = khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời). Để dễ so sánh, thì quỹ đạo hình elip của Sao Diêm Vương khiến nó cách xa Mặt trời từ 30 - 50 AU.
Giả thuyết nêu trên cho rằng các vật thể trong mây Oort có thể được níu lại bởi một người anh em song sinh của Mặt trời. “Các hệ sao đôi có khả năng níu giữ các vật thể tốt hơn các sao đơn” - Loeb nói. “Nếu mây Oort hình thành đúng như quan sát được, thì nó cho thấy Mặt trời quả thật từng có một người anh em song sinh với khối lượng tương đương, nhưng đã mất trước khi Mặt trời rời khỏi cụm tinh vân sinh ra nó.”
Một báo cáo mới công bố bởi Trung tâm Vật lý Thiên thể Harvard đã đưa ra mối liên hệ giữa sự hình thành mây Oort với những mảnh vụn còn sót lại từ quá trình hình thành hệ Mặt trời và những hành tinh lân cận, nơi các vật thể bị các hành tinh đẩy đi khắp nơi, đến những khoảng cách rất xa, và một số thì vương vãi trên các ngôi sao. Nhưng mô hình sao kép có thể là mảnh ghép còn thiếu trong bài toán khó chưa có lời giải.
Quỹ đạo và vị trí giả định của hành tinh thứ 9
Những mô hình trước đây không thể đưa ra được tỉ lệ phù hợp giữa các vật thể hình đĩa nằm rải rác và các vật thể trong mây Oort ở rìa ngoài. Mô hình sao kép mang đến nhiều cải tiến đáng kể, và khi nhìn lại thì nó cũng hợp lý, khi mà hầu hết các ngôi sao giống Mặt trời đều có những người anh em song sinh.
Giả thuyết này cũng có thể giải thích cho sự tồn tại của hành tinh thứ 9. Những mô hình trước đây không giải thích được rõ ràng nguồn gốc xuất xứ của những vật thể vượt xa Sao Hải Vương, như hành tinh thứ 9. Tuy nhiên, mô hình mới lại mang đến những bất cập của riêng nó.
Giả sử từng có hai Mặt trời trong hệ Mặt trời của chúng ta, nằm cách nhau 1.500 AU, thì khả năng cặp sao này níu giữ một vật thể lớn, vượt xa Sao Hải Vương, như hành tinh thứ 9, sẽ tăng lên 20 lần; cho đến khi một ngôi sao lân cận băng ngang qua và chia tách 3 vật thể, chỉ để lại duy nhất Mặt trời mà thôi.
Sự tồn tại của hành tinh thứ 9 đã gây chấn động vào năm ngoái, khi một nhóm dẫn dắt bởi nhà vật lý Kevin Napier, tại Đại học Michigan ở Ann Arbor, tiến hành một phân tích về quỹ đạo của các vật thể ở rất xa so với Sao Hải Vương. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng quỹ đạo bị nhiễu của các vật thể này có thể thực sự được giải thích mà không cần sự hiện diện của một hành tinh lân cận.
Nhóm đã kết luận rằng các vật thể quan sát được dường như chỉ co cụm bởi yếu tố thiên vị lựa chọn. Tuy nhiên, số khác không đồng ý bởi lý do cần thêm nhiều dữ liệu nữa. Và kết quả cuối cùng có thể sẽ sớm được đưa ra.
Cả mây Oort và vị trí giả định của hành tinh thứ 9 đều ở quá xa, không thể quan sát trực tiếp được. Tuy nhiên, Đài thiên văn Vera C. Rubin (VRO) ở Chili, hoạt động từ năm 2021, sẽ bắt đầu một cuộc khảo sát bầu trời kéo dài 10 năm trong năm nay, với kỳ vọng phát hiện ra thêm hàng ngàn vật thể trong Đai Kuiper nữa. Nghiên cứu kỹ quỹ đạo của chúng có thể giúp chúng ta xác nhận hoặc phủ nhận sự tồn tại của hành tinh thứ 9 và cung cấp thêm manh mối về nguồn gốc và vị trí của nó.
Loeb nói rằng, “Nếu VRO xác nhận sự tồn tại của hành tinh thứ 9, và nguồn gốc của nó, cũng như nhiều hành tinh lùn tương tự nữa, thì mô hình sao kép sẽ càng được xác nhận hơn so với mô hình sao đơn mà chúng ta vẫn dùng từ trước đến nay”
>>> Vũ trụ co hẹp lại sau trăm triệu năm.
Tham khảo: InterestingEngineering
