[비즈한국] Ngày 25 tháng 6 năm 2011, kính viễn vọng không gian Hubble hướng đôi mắt của mình về phía sao Hải Vương. Vì sao Diêm Vương đã mất tư cách là một hành tinh trong hệ Mặt Trời 5 năm trước khi bức ảnh dưới đây được chụp, nên sao Hải Vương đã là hành tinh cuối cùng chính thức của hệ Mặt Trời. Sao Hải Vương giờ đây được coi là hành tinh cuối cùng, cửa ngõ cuối cùng mà chúng ta gặp phải trước khi rời khỏi hệ Mặt Trời.
Tuy nhiên, trên thực tế, hệ Mặt Trời vẫn tiếp tục kéo dài ra ngoài sao Hải Vương. Phía sau sao Hải Vương còn có rất nhiều thiên thể nhỏ tụ tập. Chúng nhiều hơn chúng ta tưởng rất nhiều. Đặc biệt, ngay từ khi vượt qua quỹ đạo sao Hải Vương, hàng loạt thiên thể nhỏ chuyển động trên những quỹ đạo hình elip bị méo mó lớn đã liên tục được phát hiện. Những thiên thể này được gọi là các thiên thể ngoài sao Hải Vương (TNO). Số lượng TNO được phát hiện cho đến nay đã vượt quá 3.000. Chúng vẽ nên những quỹ đạo hình elip đặc trưng bị méo mó rất lớn, từ khoảng cách gần nhất là 100 lần khoảng cách giữa Mặt Trời và Trái Đất, cho đến những nơi xa nhất là 200~300 lần.
Đã từng có thời điểm người ta phát hiện ra rằng quỹ đạo hình elip của các TNO phân bố lệch về một phía một cách bất thường. Đó là một sự phân bố kỳ lạ, khác hẳn với dự đoán rằng các TNO sẽ phân bố ngẫu nhiên. Để giải thích điều này, một số nhà thiên văn học đã đặt ra khả năng rằng có thể có một hành tinh thứ chín chưa được khám phá đang ẩn nấp ở phía đối diện, nơi quỹ đạo của các TNO không bị lệch. Họ lập luận rằng không phải ở mức độ mơ hồ như sao Diêm Vương, mà có một hành tinh lớn khác đang ẩn náu, đủ kích thước để bất kỳ ai cũng công nhận rõ ràng là một hành tinh, giống như sao Thiên Vương hay sao Hải Vương. Lập luận này càng thu hút nhiều sự chú ý hơn khi nó được đưa ra bởi Mike Brown, nhà thiên văn học được mệnh danh là 'kẻ tiêu diệt sao Diêm Vương', người đã đặt dấu chấm hết cho tư cách hành tinh của sao Diêm Vương.
Cuộc săn tìm hành tinh 'thực sự' cuối cùng của hệ Mặt Trời giữa bóng tối của các nhà thiên văn học vẫn chưa kết thúc. Cho đến nay, hành tinh thứ chín vẫn chưa được xác nhận. Liệu có khi nào có một lý do hoàn toàn khác hay không?
Gần đây, một kết quả phân tích rất thú vị đã được đưa ra về vấn đề này. Có lẽ lý do khiến hệ Mặt Trời của chúng ta có hình dáng như hiện tại không phải là do hành tinh thứ chín, mà là một nguyên nhân thực sự khác. Đó là khả năng rằng ngay sau khi hệ Mặt Trời vừa được hình thành, một ngôi sao có kích thước gần bằng Mặt Trời đã tiến sâu vào bên trong hệ Mặt Trời và lướt qua chúng ta.
Các TNO được phát hiện cho đến nay được chia thành ba nhóm lớn. Đầu tiên là các thiên thể thuộc vành đai Kuiper, chuyển động trên quỹ đạo gần như tròn hoàn hảo trong và ngoài quỹ đạo sao Hải Vương. Thứ hai là những thiên thể chuyển động trên quỹ đạo hình elip bị méo mó lớn hơn nhiều, thường xuyên vượt qua cả trong và ngoài quỹ đạo sao Hải Vương, tiêu biểu nhất là Sedna. Và cũng có những trường hợp chuyển động trên quỹ đạo nghiêng rất lớn gần 60 độ, giống như sao chổi.
Dù sao thì các TNO cũng là thành viên của hệ Mặt Trời bị lực hấp dẫn của Mặt Trời giữ lại. Tuy nhiên, vì ở quá xa, chúng không chỉ chịu ảnh hưởng thuần túy từ lực hấp dẫn của Mặt Trời. Quỹ đạo của chúng còn chịu ảnh hưởng từ Mặt Trời và cả những thiên thể khác có thể đang ẩn nấp trong bóng tối bên ngoài hệ Mặt Trời. Do đó, cách quỹ đạo của chúng phân bố trở thành kim chỉ nam quan trọng cho thấy ai đang ẩn nấp ở đâu ngoài bóng tối kia.
Các nhà thiên văn học đã suy nghĩ về khả năng hệ Mặt Trời của chúng ta trong quá khứ từng trải qua một kiểu 'fly-by' (bay ngang qua), nơi các ngôi sao lướt qua nhau ở khoảng cách tương đối gần. Trên thực tế, việc các ngôi sao lướt qua nhau ở khoảng cách gần là điều rất phổ biến. Ngay cả trong những cụm sao thưa thớt và trống trải với mật độ sao thấp, thì vẫn có hơn 1% trường hợp các ngôi sao thực hiện việc bay ngang qua nhau. Mọi ngôi sao đều không thể không cảm nhận được sự hiện diện của những ngôi sao khác. Không có ngôi sao nào sống cô độc từ khi sinh ra cho đến khi biến mất trong vũ trụ mà không có bất kỳ tương tác nào với các ngôi sao khác.
Các nhà thiên văn học đã thực hiện rất nhiều mô phỏng tính toán để xem liệu có thể tái hiện quỹ đạo của các TNO được tìm thấy trong hệ Mặt Trời ngày nay hay không, và so sánh các kết quả đó. Kết quả vô cùng thú vị.
Theo mô phỏng, giả định rằng một ngôi sao nhẹ hơn một chút, có khối lượng khoảng 80% khối lượng Mặt Trời của chúng ta, đã đi ngang qua ở khoảng cách khoảng 100AU (đơn vị thiên văn) so với Mặt Trời là cách tái hiện tốt nhất hình ảnh hệ Mặt Trời hiện tại. Khoảng cách khoảng 100AU chỉ nhỏ hơn bốn lần khoảng cách từ Mặt Trời đến sao Hải Vương hiện tại. Đây là mức nằm trong phạm vi quỹ đạo của các TNO hiện đang chuyển động quanh Mặt Trời trên những quỹ đạo hình elip dài bị méo mó lớn. Đó là khoảng 16,5 tỷ km. Bức ảnh 'Chấm xanh nhạt' chụp Trái Đất từ tàu thăm dò Voyager khi nó đang rời xa hệ Mặt Trời qua quỹ đạo sao Hải Vương đã được chụp ở khoảng cách khoảng 6 tỷ km từ Trái Đất. 16,5 tỷ km có thể coi là gấp 2-3 lần khoảng cách của tàu Voyager khi nó chụp bức ảnh 'Chấm xanh nhạt'. Ở mức này, có thể coi như ngôi sao đó không phải chỉ lướt qua bên cạnh hệ Mặt Trời mà thực chất đã tiến sâu vào bên trong hệ Mặt Trời rồi mới rời đi. Người ta ước tính rằng cuộc gặp gỡ của hai ngôi sao này đã xảy ra vào thời điểm sơ khai, chỉ khoảng 10 triệu năm sau khi hệ Mặt Trời của chúng ta được hình thành.
Tương tác hấp dẫn với ngôi sao từng ghé thăm hệ Mặt Trời sâu sắc trong quá khứ đã gây ra những thay đổi lớn đối với quỹ đạo của các hành tinh, tiểu hành tinh và thiên thể nhỏ lượn lờ quanh Mặt Trời. Đặc biệt, quỹ đạo của các thiên thể nhỏ ở rìa hệ Mặt Trời đã biến động mạnh mẽ, chuyển thành hình elip dài bị méo mó, và độ nghiêng quỹ đạo cũng bị thay đổi nghiêm trọng. Điều này giải thích sự phân bố của các thiên thể nhỏ ở rìa hệ Mặt Trời hiện nay tốt hơn nhiều so với việc chỉ giả định có hành tinh thứ chín.
Việc bay ngang qua giữa hai ngôi sao như vậy có lẽ đã gây ra nhiều phản ứng dây chuyền không chỉ ở rìa hệ Mặt Trời mà còn ở sâu bên trong hơn. Ngay cả bây giờ, khi nhìn vào các vệ tinh quanh các hành tinh khí khổng lồ như sao Mộc và sao Thổ, có những trường hợp chúng chuyển động ngược chiều so với các vệ tinh khác. Khó có thể coi những vệ tinh này được tạo ra cùng lúc với hành tinh chủ ban đầu. Thay vào đó, chúng có thể được coi là những vệ tinh bị bắt giữ từ bên ngoài sau đó. Theo mô phỏng, khoảng 7% tổng số TNO bị kéo vào bên trong hệ Mặt Trời. Điều này cho thấy rõ rằng trong quá trình một ngôi sao khác đi ngang qua gần hệ Mặt Trời, nhiều thiên thể nhỏ ở rìa hệ Mặt Trời đã bị kéo sâu vào bên trong, bị lực hấp dẫn của sao Mộc và sao Thổ bắt giữ, rồi trở thành những vệ tinh chuyển động ngược chiều hoặc trên những quỹ đạo bị nghiêng lớn.
Một số nhà thiên văn học còn tiến xa hơn khi cho rằng cuộc gặp gỡ tình cờ giữa hai ngôi sao có thể đã đóng vai trò là một vận may đặc biệt đối với Trái Đất của chúng ta. Ví dụ, đó có thể là lý do cho vụ va chạm khổng lồ đã tạo ra Mặt Trăng lớn như hiện nay. Ngoài ra, cũng có khả năng đây là khởi nguồn cho sự kiện quan trọng khi hàng loạt thiên thể băng giá lang thang ở rìa ngoài lạnh giá của hệ Mặt Trời ồ ạt đổ vào bên trong, bao gồm cả Trái Đất, cung cấp nước đóng băng và các vật chất hữu cơ. Trên thực tế, nhiều nhà thiên văn học hiện nay không chỉ tìm kiếm nguồn gốc của sự sống trên Trái Đất tại Trái Đất, mà còn mở rộng suy nghĩ đến khả năng các vật chất ngoài hành tinh đóng băng trên các tiểu hành tinh hay sao chổi đã bay đến và cung cấp cho Trái Đất.
Hiện nay, ngôi sao gần nhất ngoài hệ Mặt Trời của chúng ta là Proxima Centauri, nơi có thể tiếp cận sau khoảng 4,2 năm di chuyển với tốc độ ánh sáng. Mặt Trời và các ngôi sao xung quanh cũng không đứng yên trong vũ trụ. Chúng đang di chuyển khắp không gian ngân hà của chúng ta theo những hướng và tốc độ khác nhau. Vì vậy, khoảng cách giữa các ngôi sao thay đổi theo thời gian, và ngôi sao gần hệ Mặt Trời nhất cũng thay đổi. Khoảng 40.000 năm nữa, Proxima Centauri, ngôi sao gần chúng ta nhất, sẽ hơi lùi xa, và một ngôi sao có tên Ross 248 sẽ tiến lại gần nhất. Khi đó, ngôi sao này sẽ tiếp cận hệ Mặt Trời ở khoảng cách khoảng 3 năm ánh sáng. Trong thời gian đó, tàu Voyager vốn đã rời xa hệ Mặt Trời từ lâu cũng sẽ du hành qua không gian và lướt qua bên cạnh các ngôi sao khác. Khoảng 40.000~50.000 năm nữa, Voyager 1 sẽ lướt qua bên cạnh một ngôi sao có tên Gliese 445 ở khoảng cách gần 1 năm ánh sáng. Khi đó, ngôi sao gần nhất với tàu Voyager 1 do nhân loại chế tạo lần đầu tiên sẽ không còn là Mặt Trời của chúng ta mà là một ngôi sao khác.
Hiện nay, Mặt Trời của chúng ta là một ngôi sao đơn lẻ không thuộc cụm sao nào đặc biệt. Trong khi gần một nửa vũ trụ là các hệ sao đôi có ngôi sao đồng hành bên cạnh, thì Mặt Trời tội nghiệp của chúng ta lại chẳng có ai. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là nó chưa từng tương tác với bất kỳ ngôi sao nào khác. Ngay cả những tương tác tương đối nhẹ nhàng kiểu 'lướt qua như vạt áo', Mặt Trời của chúng ta cũng đã đều đặn trao đổi từ lâu. Các TNO bị méo mó lớn và sự phân bố của các thiên thể nhỏ được tìm thấy ở rìa hệ Mặt Trời ngày nay cho thấy sự thật rằng Mặt Trời của chúng ta rõ ràng cũng là một thực thể không cô độc, luôn tương tác với vô số thực thể khác trong vũ trụ.
Có một thuật ngữ gọi là nhận thức vũ trụ học. Đó là việc nhận thức được rằng mọi thứ nhìn thấy trong vũ trụ đều chịu ảnh hưởng của những thứ vô hình, và mọi thứ đã biết đều được kết nối với tất cả những thứ chưa được biết đến. Ngày nay, khi nhìn vào các thiên thể ở rìa hệ Mặt Trời, chúng ta tưởng tượng về những gì đang xảy ra trong không gian liên sao ngoài đó. Chúng ta đang xác nhận rằng chúng ta chắc chắn được kết nối với thế giới bên ngoài kia, vượt ra ngoài hàng rào khổng lồ mang tên hệ Mặt Trời.
Tham khảo
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02349-x
Tác giả Ji Woong-bae là ai? Yêu mèo và vũ trụ. Từ khi còn nhỏ, sau khi xem 'Galaxy Express 999', anh đã nuôi ước mơ truyền bá vẻ đẹp của vũ trụ. Hiện anh đang nghiên cứu sự tiến hóa thông qua tương tác của các thiên hà tại Trung tâm Nghiên cứu Tiến hóa Thiên hà và Phòng thí nghiệm Vũ trụ học cận kề thuộc Đại học Yonsei, đồng thời thực hiện các hoạt động truyền thông khoa học đa dạng như giảng dạy và viết sách. Anh đã viết các cuốn sách như 'Đài thiên văn hẹn hò', 'Suy nghĩ về vũ trụ cả ngày', 'Sao, khoa học của ánh sáng'.