[비즈한국] Một chủ đề muôn thuở không bao giờ thiếu trong các câu chuyện về hệ Mặt Trời chính là 'Hành tinh X', hành tinh thứ chín. Sao Diêm Vương, vốn từ lâu được gọi là hành tinh thứ chín ở rìa hệ Mặt Trời, cuối cùng đã bị loại bỏ thông qua một cuộc bỏ phiếu vào năm 2006, khiến số lượng hành tinh trong hệ Mặt Trời giảm xuống còn tám. Tuy nhiên, kể từ đó đến nay, các nhà thiên văn học vẫn kiên trì suy ngẫm về khả năng tồn tại của một hành tinh thứ chín khác. Đặc biệt, người ta đặt ra giả thuyết rằng ẩn sâu trong bóng tối nơi rìa hệ Mặt Trời có thể đang tồn tại một hành tinh đủ lớn để bất kỳ ai cũng phải công nhận là một hành tinh mới, chứ không phải là một thiên thể mơ hồ như sao Diêm Vương. Cuộc tranh luận của các nhà thiên văn học xoay quanh Hành tinh X giống như một cuộc đua khốc liệt để xem ai sẽ là người cắm lá cờ ở nơi xa nhất so với Mặt Trời.
Lý do câu chuyện về Hành tinh X nghe có vẻ thú vị có lẽ chính là vì Mike Brown, một nhân vật không thể bỏ qua khi nhắc đến quá trình loại bỏ sao Diêm Vương. Từ sớm, khi hầu hết các nhà thiên văn học cho rằng sẽ không còn thiên thể lớn nào đáng để tìm kiếm trong hệ Mặt Trời nữa, ông đã đơn độc thực hiện công cuộc săn tìm hành tinh mới. Cuối cùng, ông đã phát hiện ra vô số thiên thể ở ngoại vi hệ Mặt Trời có kích thước tương đương hoặc thậm chí trông hơi lớn hơn sao Diêm Vương, trở thành người đặt dấu chấm hết cho vị thế của sao Diêm Vương, hay còn gọi là 'Pluto Killer'.
Tuy nhiên, từ năm 2016, Brown bắt đầu thu hút sự chú ý của giới học thuật với một lập luận mới. Ông cho rằng 'Hành tinh Chín (Hành tinh X)', một hành tinh thực sự thứ chín nằm ngoài sao Diêm Vương, có thể đang ẩn náu. Đặc biệt, ông đã đưa ra dẫn chứng dựa trên quỹ đạo của các TNO (Vật thể ngoài Sao Hải Vương) – những thiên thể cắt ngang quỹ đạo quanh sao Hải Vương theo những quỹ đạo hình elip rất méo mó.
Thú vị là, các quỹ đạo elip của các TNO lại có xu hướng tập trung lệch về một phía so với Mặt Trời. Như thể có thứ gì đó đang ẩn nấp ở phía đối diện, nơi quỹ đạo không bị lệch. Khả năng các TNO có sự phân bố quỹ đạo độc đáo này chỉ do trùng hợp ngẫu nhiên là rất thấp. Brown lập luận rằng đây là bằng chứng cho thấy có một hành tinh khí khác nặng gấp 5-10 lần Trái Đất đang ẩn náu ở phía đối diện. Ban đầu, Brown ước tính rằng Hành tinh X sẽ có quỹ đạo elip nghiêng khoảng 15-20 độ so với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất. Khi những căn cứ mới này tích lũy dần, cơn sốt săn tìm Hành tinh X lại bắt đầu bùng nổ trong giới thiên văn học.
Và gần đây, hai kết quả thú vị với những kết luận cực kỳ trái ngược về khả năng tồn tại của Hành tinh X đã được công bố. Một bài báo tuyên bố rằng sau khi phân tích dữ liệu quan sát trải dài hơn 20 năm, họ đã tìm thấy khoảng 13 ứng cử viên sáng giá nhất cho Hành tinh X mà giới khoa học hằng tìm kiếm. Tuy nhiên, một bài báo khác lại phản bác rằng quỹ đạo lệch về một phía của các TNO, vốn được xem là bằng chứng mạnh mẽ nhất cho Hành tinh X, giờ đây không còn giá trị chứng minh nữa. Hai bài báo với những lập luận hoàn toàn đối nghịch đang đối đầu nhau. Một bên nói rằng cuối cùng đã tìm thấy ứng cử viên cho Hành tinh X, trong khi bên kia lại khẳng định ngay từ đầu Hành tinh X không hề tồn tại. Vậy liệu hành tinh thứ chín có thực sự tồn tại trong hệ Mặt Trời?
Trước tiên, hãy cùng xem xét bài báo đầu tiên cho rằng có thể tìm thấy các thiên thể ứng cử viên của Hành tinh X. Ngay cả khi Hành tinh X có tồn tại, việc xác nhận sự hiện diện của nó thông qua quan sát thực tế sẽ vô cùng khó khăn. Trước hết, quỹ đạo dự đoán quá xa. Ước tính trung bình nó nằm cách xa Mặt Trời gấp hơn ba lần so với khoảng cách đến sao Diêm Vương. Ở khoảng cách xa như vậy, ánh sáng Mặt Trời chiếu đến hành tinh này rất yếu, và ánh sáng phản xạ từ bề mặt hành tinh cũng gần như không thể nhìn thấy từ Trái Đất.
Vì quỹ đạo lớn nên tốc độ di chuyển cũng rất chậm. Chuyển động của nó trên bầu trời đêm hầu như không thể nhận ra. Cuối cùng, để xác nhận có một hành tinh khác đang lang thang ở ngoại vi hệ Mặt Trời, người ta cần chụp ảnh bầu trời đêm ở cùng một hướng mỗi ngày và tìm kiếm xem có thứ gì đó chuyển động chậm rãi giữa các vì sao nền hay không. Tuy nhiên, nếu mất gần 1.000 năm để đi hết một vòng quỹ đạo, thì dù có quan sát bầu trời đêm mỗi ngày, cũng rất khó để nhận ra liệu nó có thực sự chuyển động hay không. Theo mô hình quỹ đạo của Hành tinh X được suy ngược từ sự phân bố quỹ đạo của các TNO, nếu Hành tinh X thực sự ẩn náu, tốc độ di chuyển của nó trên bầu trời đêm Trái Đất chỉ ở mức 0,05 độ mỗi năm. Mức chênh lệch nhỏ như vậy rất khó phát hiện nếu chỉ quan sát trong vài ngày hoặc vài tháng.
Để tìm kiếm Hành tinh X, quan sát bằng tia hồng ngoại sẽ thuận lợi hơn so với ánh sáng khả kiến. Vì vốn dĩ nó nằm rất xa Mặt Trời nên Hành tinh X sẽ không nhận đủ ánh sáng Mặt Trời, dẫn đến nhiệt độ rất thấp. Khi khoảng cách càng xa, ánh sáng khả kiến mờ đi rất nhanh, nhưng tia hồng ngoại lại có ưu điểm là có thể nhìn thấy được từ khoảng cách xa hơn. Do đó, trong bài báo lần này, các nhà thiên văn học đã lục lại dữ liệu quan sát của kính viễn vọng không gian hồng ngoại để tìm kiếm các thiên thể ứng cử viên của Hành tinh X. Một là dữ liệu quan sát của vệ tinh IRAS thực hiện năm 1983, và hai là dữ liệu quan sát của kính viễn vọng không gian AKARI thực hiện trong khoảng thời gian 2006-2007, tức là 23 năm sau đó.
Các nhà thiên văn học đã so sánh các bức ảnh chụp cùng một hướng bầu trời với khoảng cách 23 năm để kiểm tra xem có thiên thể nào đã di chuyển trong khoảng thời gian đó hay không. 23 năm là một khoảng thời gian đủ dài. Xét tốc độ quỹ đạo dự đoán của Hành tinh X, trong khoảng 23 năm, nó có thể đã di chuyển khoảng 1 độ trên bầu trời đêm. Mức chênh lệch này sẽ lộ rõ khi so sánh hai bức ảnh. Các nhà thiên văn học đã tìm thấy 13 thiên thể có vị trí thay đổi trong khoảng thời gian đó. Tất cả đều thay đổi vị trí trung bình khoảng 0,78 độ trên bầu trời đêm trong vòng 23 năm. Sau khi kiểm tra lại từng cái một bằng mắt thường, họ đã chọn ra ứng cử viên sáng giá nhất cho Hành tinh X. Ứng cử viên duy nhất này có kích thước, màu sắc và độ sáng gần như giống hệt nhau trong hai bức ảnh được chụp cách nhau 23 năm. Người ta nghi ngờ rằng đây chỉ là cùng một thiên thể đã thay đổi vị trí.
Vậy liệu cuối cùng Hành tinh X mà bấy lâu nay tìm kiếm đã được xác nhận? Rất khó để khẳng định chắc chắn. Vì chỉ với dữ liệu từ hai khoảnh khắc chụp được sử dụng trong phân tích lần này, rất khó để biết được quỹ đạo thực tế đầy đủ của thiên thể này. Cần phải thực hiện thêm các quan sát liên tục trong tương lai để theo dõi thiên thể này thực sự đang di chuyển theo hướng nào và nhanh như thế nào mới có thể nắm bắt được quỹ đạo tổng thể. Ngoài ra, cần phân tích thêm về việc bề mặt của thiên thể này được cấu tạo từ chất liệu gì. Bởi vì nếu bề mặt được cấu tạo từ các thành phần như băng phản xạ ánh sáng Mặt Trời tốt hơn, thì dù kích thước nhỏ, nó vẫn có thể được quan sát đủ sáng. Tùy thuộc vào ước tính kích thước thiên thể, cả khối lượng và quỹ đạo của nó đều có thể thay đổi.
Phân tích lần này có thể thực hiện được là nhờ nhân loại đã kiên trì quan sát khắp vũ trụ trong một thời gian khá dài. Nhờ việc liên tục chụp lại từng ngóc ngách của bầu trời đêm trong suốt hơn 20 năm qua, chúng ta đang sống trong thời đại mà chúng ta có thể lục lại dữ liệu đã tích lũy để kiểm tra xem liệu có điều gì chúng ta đã bỏ lỡ hay không.
Tuy nhiên, một lập luận mới lại được đưa ra từ phía hoàn toàn ngược lại. Một lập luận cho rằng quỹ đạo của TNO – vốn được xem là bằng chứng chắc chắn nhất cho Hành tinh X – có thể không bị lệch về một hướng, đã được đưa ra cùng với những bằng chứng mới. Gần đây, các nhà thiên văn học đã phát hiện thêm một thiên thể TNO mới đang lang thang chậm rãi trên bầu trời đêm thông qua quan sát bằng nhiều kính viễn vọng, bao gồm Kính viễn vọng Canada-Pháp-Hawaii. Bắt đầu từ ngày 23 tháng 7 năm 2017, một chấm nhỏ mới bắt đầu được ghi lại trên kính viễn vọng, và thông qua việc quan sát liên tục trong suốt 7 năm sau đó, họ đã thành công trong việc chụp được hình ảnh của cùng một thiên thể trong tổng cộng 19 bức ảnh. Một chấm nhỏ nào đó đã di chuyển chậm rãi ngang qua các vì sao nền. Dựa trên dữ liệu này, các nhà thiên văn học xác nhận đây là một thiên thể TNO khác đang lang thang trong và ngoài quỹ đạo sao Hải Vương ở rìa hệ Mặt Trời. Thiên thể này hiện được gọi với cái tên 2017 OF201.
Giống như các TNO khác đã biết, thiên thể này vẽ nên một quỹ đạo hình elip rất méo mó quanh Mặt Trời. Khi xa Mặt Trời nhất, nó cách xa đến 1.600 lần khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời. Ngược lại, khi đến gần Mặt Trời nhất, nó chỉ tiếp cận khoảng 40AU, tương đương với khoảng cách trung bình từ Mặt Trời đến sao Diêm Vương. Chỉ riêng việc đi hết một vòng quỹ đạo elip méo mó dài đó cũng mất khoảng 25.000 năm.
Kích thước ước tính hiện tại của thiên thể này chỉ ở mức 700km. Đây là cấp độ của một tiểu hành tinh, nhỏ hơn nhiều so với sao Diêm Vương và Mặt Trăng, chưa nói đến Trái Đất. Đường kính của Ceres, tiểu hành tinh lớn nhất trong vành đai tiểu hành tinh giữa sao Hỏa và sao Mộc, là khoảng 900km. Do đó, với kích thước này, nó có thể được coi là một hành tinh lùn khá lớn, chỉ kém Ceres một chút. Một sự thật thú vị là nếu lần ngược lại quỹ đạo hiện tại, thiên thể này đã tiếp cận khoảng cách gần Trái Đất nhất vào khoảng những năm 1930. Thời điểm này tương đương với lúc sao Diêm Vương mới được phát hiện, nhưng đáng tiếc là vì nó quá nhỏ so với sao Diêm Vương nên hình ảnh của nó dường như không được ghi lại vào thời điểm đó.
Điều thú vị là hướng quỹ đạo hình elip của 2017 OF201 bị lệch. Không giống như các TNO khác đã biết, quỹ đạo bị lệch theo hướng hoàn toàn ngược lại. Đây có thể là một phát hiện cực kỳ bối rối đối với các nhà thiên văn học, những người từng lập luận rằng sự phân bố quỹ đạo bất đối xứng của các TNO là bằng chứng quan trọng nhất cho sự tồn tại của Hành tinh X. Bởi lẽ, quỹ đạo của 2017 OF201 mới được xác nhận lần này có thể đánh đổ lập luận đó chỉ trong một lần.
Trên thực tế, trong bài báo lần này, các nhà thiên văn học cho thấy thông qua mô phỏng đơn giản rằng sự tồn tại của chính 2017 OF201 đã phủ nhận giả thuyết Hành tinh X. Nếu giả định Hành tinh X tồn tại, quỹ đạo hiện tại của 2017 OF201 sẽ không bao giờ được duy trì. Trong mô hình áp dụng khối lượng và quỹ đạo của Hành tinh X mà các nhà thiên văn học bao gồm Mike Brown dự đoán, nếu thêm 2017 OF201 vào, thì trong vòng ngắn nhất là vài triệu năm, dài nhất là 200 triệu năm, quỹ đạo của 2017 OF201 sẽ bị méo mó cực đoan do ảnh hưởng trọng lực liên tục từ Hành tinh X và cuối cùng sẽ bị văng ra khỏi phạm vi trọng lực của Mặt Trời. Chỉ có một trường hợp duy nhất mà 2017 OF201 có thể duy trì quỹ đạo như hiện tại: đó là trường hợp không có Hành tinh X. Ngay cả khi Hành tinh X đang ẩn náu ở đâu đó, ít nhất thì nó cũng không được phép tồn tại trên quỹ đạo đã biết cho đến nay.
Trong tình huống đang kỳ vọng về hành tinh thứ chín của hệ Mặt Trời, Hành tinh X, phát hiện lần này có thể khá gây sốc. Vì chỉ với một ví dụ duy nhất, nó đã trở thành bằng chứng phản bác chắc chắn nhất rằng TNO có thể không có quỹ đạo chỉ lệch về một phía. Nếu có một hành tinh khác nặng nề ngang ngửa sao Thiên Vương hoặc sao Hải Vương đang ẩn náu ở khoảng cách rất xa bên ngoài quỹ đạo sao Diêm Vương, thì trọng lực của nó chắc chắn phải ảnh hưởng đến quỹ đạo của các thiên thể nhỏ bên ngoài. Do đó, việc 2017 OF201 duy trì quỹ đạo ổn định trong thời gian dài để lại dấu hỏi lớn về khả năng tồn tại của Hành tinh X vốn đã được kỳ vọng một cách mơ hồ bấy lâu nay.
Tất nhiên, vẫn còn quá sớm để từ bỏ hy vọng. Vì chúng ta vẫn chưa biết chính xác 2017 OF201 đã gia nhập đội ngũ mới ở ngoại vi hệ Mặt Trời từ khi nào. Nếu đứng về phía kỳ vọng Hành tinh X tồn tại và thử 'quay vòng hy vọng' một chút, thì cũng chưa thể loại trừ khả năng 2017 OF201 gia nhập ngoại vi hệ Mặt Trời tương đối gần đây, hoặc nó có được quỹ đạo hiện tại do sự nhiễu loạn trọng lực của các thiên thể lân cận khác đi ngang qua gần hệ Mặt Trời gần đây.
Lập luận lần này cho thấy hình ảnh vũ trụ mà chúng ta vẽ ra trong đầu có thể thay đổi cực đoan đến mức nào tùy thuộc vào việc chúng ta nhìn thấy vũ trụ đến đâu. Nếu chúng ta nghĩ rằng vì không phát hiện đủ các TNO nên ngẫu nhiên chúng có quỹ đạo lệch về cùng một hướng, thì chúng ta đã vẽ ra một hệ Mặt Trời có thêm một hành tinh nặng nề ẩn nấp ở phía đối diện. Nhưng đây có thể là một loại sai lệch quan sát (Bias) phát sinh do chúng ta chưa xem xét kỹ lưỡng toàn bộ hệ Mặt Trời. Như vậy, vũ trụ xuất hiện với những hình ảnh hoàn toàn khác nhau tùy thuộc vào việc chúng ta nhìn thấy đến đâu và nhìn nhiều đến mức nào.
Liệu ở ngoại vi hệ Mặt Trời có thực sự đang ẩn náu một Hành tinh X to lớn mà chúng ta chưa tìm thấy, và có thể đường hoàng ghi tên vào danh sách hành tinh mới không? Các bạn muốn đặt cược vào phía nào? Phía mà Hành tinh X thực sự đang ẩn náu và cuối cùng chúng ta sẽ tìm ra nó? Hay phía cho rằng những thứ như Hành tinh X không hề tồn tại?
Tham khảo
https://www.science.org/content/article/astronomers-searching-planet-nine-find-possible-hints-different-planet
https://www.cambridge.org/core/journals/publications-of-the-astronomical-society-of-australia/article/search-for-planet-nine-with-iras-and-akari-data/4AC94D8DED041495F85F518C286D5284
https://www.sciencenews.org/article/dwarf-planet-solar-system-planet-9-x
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025MPEC....K...47C/abstract
Tác giả Ji Woong-bae là ai? Yêu mèo và vũ trụ. Khi còn nhỏ, sau khi xem 'Galaxy Express 999', anh đã nuôi dưỡng ước mơ truyền bá vẻ đẹp của vũ trụ. Hiện anh đang nghiên cứu sự tiến hóa thông qua tương tác giữa các thiên hà tại Trung tâm Nghiên cứu Tiến hóa Thiên hà và Phòng thí nghiệm Vũ trụ học tại Đại học Yonsei, đồng thời tham gia nhiều hoạt động truyền thông khoa học như thuyết trình và viết lách. 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'.