[비즈한국] Hành tinh thứ chín là một trong những chủ đề nóng hổi nhất trong thiên văn học hệ Mặt Trời. Các nhà thiên văn học ước tính rằng có một hành tinh khí khổng lồ khác, có kích thước tương đương Sao Hải Vương, đang ẩn náu ở một khoảng cách rất xa, ngoài Sao Hải Vương và Sao Diêm Vương. Đặc biệt, với việc kính thiên văn Vera Rubin gần đây đã bắt đầu quan sát, nhiều nhà thiên văn học đang kỳ vọng rằng hành tinh thứ chín sẽ sớm được phát hiện.
Ngay lúc này, vẫn có những người đang miệt mài tìm kiếm hành tinh thứ chín bằng cách rà soát các bức ảnh bầu trời đêm. Tuy nhiên, sự tồn tại của nó vẫn chưa được xác nhận. Thay vào đó, họ lại phát hiện ra những hành tinh lùn nhỏ hơn. Vào tháng 3 năm 2023, một thiên thể mới đã được tìm thấy. Đó không phải là hành tinh thứ chín to lớn mà chúng ta đang tìm kiếm. Nhưng điều đó không có nghĩa là nó hoàn toàn không liên quan. Bởi lẽ, chỉ cần thêm một viên đá nhỏ như thế này được tìm thấy cũng có thể làm thay đổi hoàn toàn vận mệnh của hành tinh thứ chín.
Thiên thể được phát hiện lần này có biệt danh là 'Ammonite'. Chính nhờ Ammonite mà khả năng tồn tại của hành tinh thứ chín một lần nữa bị nghi ngờ nghiêm trọng. Ngay cả khi nó tồn tại, nó phải có một quỹ đạo lớn hơn nhiều so với kỳ vọng ban đầu. Càng tìm kiếm, hành tinh thứ chín lại càng giống như một sinh vật khó chiều, liên tục chạy trốn vào bóng tối xa xôi. Liệu hành tinh thứ chín có thực sự đang ẩn nấp ở một nơi xa hơn nữa? Hay ngay từ đầu nó có tồn tại hay không? Tại sao Ammonite vừa được phát hiện lại trở thành mối đe dọa lớn đối với khả năng tồn tại của hành tinh thứ chín?
Vượt ra ngoài quỹ đạo Sao Hải Vương là một thế giới hoàn toàn khác của các thiên thể. Những thiên thể này không hề tiến gần đến Mặt Trời, mà duy trì khoảng cách xa xôi và vẽ nên những quỹ đạo hình elip bị kéo dài. Thậm chí, chúng còn lệch xa khỏi quỹ đạo Sao Hải Vương đến mức trong suốt quá trình quay, chúng hầu như không chịu ảnh hưởng bởi trọng lực của Sao Hải Vương. Ngược lại, chúng dễ dàng chịu ảnh hưởng nhiều hơn từ trọng lực của các ngôi sao khác đi ngang qua gần hệ Mặt Trời hoặc từ trọng lực của toàn bộ dải Ngân Hà. Sedna, được phát hiện lần đầu vào năm 2003, là đại diện tiêu biểu cho loại thiên thể này. Vì vậy, những thiên thể vượt xa quỹ đạo Sao Hải Vương và quay quanh rìa ngoài xa xôi như thế này được gọi là các Sednoid. Chúng hoàn toàn khác biệt so với các thiên thể xung quanh Sao Hải Vương (TNO) vốn thường xuyên cắt ngang quỹ đạo hành tinh này.
Ammonite vừa được phát hiện cũng là một Sednoid. Ammonite là Sednoid thứ tư được tìm thấy. Các nhà thiên văn học đang tiến hành một cuộc săn lùng quy mô lớn để tìm kiếm các thiên thể nguyên thủy lang thang ở rìa hệ Mặt Trời. Dự án quan sát này có tên là 'Sự hình thành ngoại vi hệ Mặt Trời: Di sản băng giá (Formation of the Outer Solar System: an Icy Legacy)', viết tắt là 'FOSSIL', nghĩa là hóa thạch. Điều này mang ý nghĩa là tìm kiếm những 'hóa thạch' của vũ trụ, nơi lưu giữ nguyên vẹn vật chất và ký ức từ khoảnh khắc hệ Mặt Trời mới hình thành. Do đó, thiên thể được phát hiện lần này có biệt danh là Ammonite, tên của một loại hóa thạch tiêu biểu. Tên chính thức của nó là 2023 KQ14.
Ammonite đã được kính thiên văn Subaru chụp lại vào tháng 3, tháng 5 và tháng 8 năm 2023. Tuy nhiên, chỉ với những hình ảnh này, thật khó để biết chính xác quỹ đạo của thiên thể. Các nhà thiên văn học đã tiếp tục quan sát thêm vào tháng 7 năm 2024 bằng cách sử dụng Kính thiên văn Canada-Pháp-Hawaii. Họ cũng lục tìm kỹ lưỡng các hồ sơ quan sát trong quá khứ. Sau khi rà soát dữ liệu suốt 19 năm, họ đã tìm thấy hình ảnh của Ammonite vốn tình cờ được chụp lại từ rất lâu. Bằng cách phân tích dữ liệu quan sát trải dài 19 năm, họ đã suy luận ra quỹ đạo của Ammonite. Khoảng cách trung bình của Ammonite đến Mặt Trời vượt quá 250 AU, và khoảng cách cận nhật điểm – điểm gần Mặt Trời nhất – cũng lên tới 66 AU. Ngay cả khi tiến gần Mặt Trời nhất, nó vẫn ở cách xa 66 lần khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời.
Các thiên thể lượn lờ quanh Mặt Trời ở khoảng cách xa xôi ngoài Sao Hải Vương như thế này thực tế hầu như không chịu ảnh hưởng trọng lực từ các thiên thể bên trong hệ Mặt Trời. Vì vậy, người ta cho rằng kể từ khi hệ Mặt Trời hình thành cách đây 4,5 tỷ năm, chúng vẫn duy trì một quỹ đạo ổn định mà không có biến động lớn. Làm thế nào mà chúng có thể vẽ nên những quỹ đạo bị kéo dài như vậy ở nơi xa xôi như thế? Các quỹ đạo độc đáo của các Sednoid vẫn chưa được giải thích một cách trọn vẹn. Vì mới chỉ là Sednoid thứ tư được phát hiện, các trường hợp vẫn còn quá thiếu sót.
Tuy nhiên, có một vài giả thuyết. Nếu từ lâu, một hành tinh lang thang hoặc một ngôi sao nặng có khối lượng tương đương Mặt Trời từng bay ngang qua hệ Mặt Trời, thì quỹ đạo của các thiên thể ở rìa hệ Mặt Trời có thể đã biến đổi thành các Sednoid như hiện nay. Hoặc cũng có khả năng trong quá khứ, Mặt Trời từng sống chung trong một cụm sao đông đúc với các ngôi sao khác, và trong quá trình bị đẩy ra khỏi cụm, quỹ đạo của các thiên thể ở rìa hệ Mặt Trời đã bị thay đổi cực đoan do ảnh hưởng trọng lực của các ngôi sao xung quanh. Một khả năng khác là trong quá khứ, có một ngôi sao nhẹ hơn mang theo các thiên thể nhỏ xung quanh Mặt Trời, và kết quả của việc Mặt Trời dùng trọng lực mạnh hơn để "cướp" lấy các thiên thể đó chính là các Sednoid ngày nay.
Và giả thuyết thu hút sự quan tâm của nhiều người nhất: Có thể có một hành tinh thứ chín, một hành tinh chưa được biết đến, và chính dưới ảnh hưởng trọng lực của nó mà các Sednoid đã được hình thành.
Đặc biệt, giả thuyết về khả năng có thêm một hành tinh thứ chín bắt nguồn từ quỹ đạo của các TNO (các thiên thể xung quanh Sao Hải Vương) vốn có những quỹ đạo bị kéo dài, thường xuyên cắt ngang trong và ngoài quỹ đạo Sao Hải Vương.
Phần lớn quỹ đạo của các TNO được phát hiện cho đến gần đây đều lệch hẳn về một phía. Điều này rất không tự nhiên. Đương nhiên, quỹ đạo của các thiên thể quay quanh Mặt Trời phải tồn tại ngẫu nhiên khắp mọi phía. Thế nhưng việc chúng lệch về một phía như thế này cho thấy có một cơ chế động lực học nào đó đã tác động khiến quỹ đạo của chúng bị nghiêng đi. Dựa vào điều này, một số nhà thiên văn học suy đoán rằng có một hành tinh khí khổng lồ khác đang ẩn nấp ở phía đối diện nơi quỹ đạo các TNO bị lệch.
Khi giả thuyết này lần đầu xuất hiện, nó được coi là bằng chứng thuyết phục ủng hộ sự tồn tại của hành tinh thứ chín. Tuy nhiên, trong lúc đó, khi các thiên thể nhỏ ở rìa hệ Mặt Trời liên tiếp được tìm thấy nhiều hơn, khả năng tồn tại của hành tinh thứ chín lại đang bị lung lay.
Điển hình là 2017 OF201, một TNO có quỹ đạo cực đoan khác mới được phát hiện gần đây, đã bác bỏ trực diện giả thuyết về hành tinh thứ chín này. Bởi lẽ, 2017 OF201 vẽ nên một quỹ đạo lệch về phía hoàn toàn đối diện với hướng lệch của các TNO trước đó. Thay vào đó, kết luận đặt ra là nếu hành tinh thứ chín tồn tại, thì dưới ảnh hưởng trọng lực của nó, 2017 OF201 không thể duy trì quỹ đạo hiện tại trong thời gian dài.
Ammonite vừa được phát hiện cũng tương tự. Các nhà thiên văn học đã mô phỏng quỹ đạo của cả bốn Sednoid được phát hiện từ trước đến nay, bao gồm cả Ammonite. Kết quả cho thấy trong hầu hết các trường hợp, tất cả các Sednoid đều duy trì quỹ đạo ổn định trong suốt 4,5 tỷ năm kể từ khi hệ Mặt Trời hình thành. Đặc biệt, Ammonite còn đặc biệt hơn vì nó được tìm thấy ở vị trí mà trước đây chưa từng có thiên thể nào được phát hiện.
Các thiên thể lớn nhỏ quay quanh Mặt Trời đều vẽ nên các quỹ đạo với kích thước đa dạng, nhưng đặc biệt ở một phạm vi kích thước quỹ đạo nhất định, các thiên thể thường không xuất hiện. Khoảng này được gọi là khoảng cách bán trục lớn hoặc q-gap của hệ Mặt Trời, và Ammonite được tìm thấy ngay trong khoảng trống này. Ammonite cũng vẽ nên một quỹ đạo khác biệt rõ rệt so với các Sednoid khác.
Thông qua mô phỏng, các nhà thiên văn học xác nhận khả năng rằng khoảng 300 triệu năm sau khi hệ Mặt Trời hình thành (khoảng 4,2 tỷ năm trước), đã có một lần duy nhất bốn Sednoid lướt qua nhau khiến quỹ đạo của chúng thay đổi đáng kể. Người ta cho rằng đây là lý do khiến quỹ đạo của các Sednoid trở nên khác biệt rõ rệt như hiện nay. Xa hơn nữa, họ cũng xem xét khả năng tồn tại của hành tinh thứ chín mà nhiều người hâm mộ đang quan tâm. Tuy nhiên, nếu giả định rằng hành tinh thứ chín vẽ nên một quỹ đạo ở mức độ kỳ vọng trước đây, thì nó không thể duy trì quỹ đạo của Ammonite trong thời gian dài. Nếu hành tinh thứ chín thực sự ẩn nấp ở đâu đó, thì quỹ đạo của nó phải lớn hơn nhiều so với dự đoán ban đầu. Chỉ như vậy, nó mới có thể không gây ra ảnh hưởng lớn đến các Sednoid.
Cứ như thế, mỗi khi một thiên thể mới được phát hiện ở rìa hệ Mặt Trời, nó không những không ủng hộ khả năng tồn tại của hành tinh thứ chín mà còn đặt ra thêm những hạn chế. Nó khiến người ta nghi ngờ chính sự tồn tại của hành tinh thứ chín, hoặc đưa ra kết quả rằng nếu nó có tồn tại thì phải có một quỹ đạo xa hơn, đẩy hành tinh thứ chín vào bóng tối khó tìm kiếm hơn. Điều này chia cắt số phận của hành tinh thứ chín và các nhà thiên văn học muốn tìm thấy nó một cách kịch tính hơn. Người ta có thể theo đuổi số phận chấp nhận thực tế rằng hành tinh thứ chín chưa từng tồn tại ngay từ đầu và từ bỏ sớm. Hoặc ngược lại, có thể chọn theo đuổi số phận không ngừng tìm kiếm, tự an ủi rằng nó đang ẩn nấp trong bóng tối xa xôi, khó tìm và phức tạp hơn nữa.
Tôi nghĩ rằng cuộc tranh cãi xoay quanh hành tinh thứ chín sẽ không bao giờ kết thúc chừng nào sự tồn tại của nó chưa được xác nhận trên thực tế. Dù có tìm mãi không thấy, người ta cũng sẽ không đành lòng chấp nhận rằng đó là vì hành tinh thứ chín không tồn tại. Cho đến khi sự tồn tại của nó được phơi bày, họ sẽ không có lựa chọn nào khác ngoài việc tiếp tục những quan sát không hồi kết. Suy cho cùng, vận mệnh của chúng ta đã được định sẵn: hoặc là cuối cùng sẽ tìm ra nó, hoặc là cứ mãi miệt mài đi tìm.
Tham khảo
https://www.nature.com/articles/s41550-025-02595-7#Abs1
Tác giả Ji Woong-bae là ai? Anh yêu mèo và vũ trụ. Từ khi xem 'Galaxy Express 999' lúc còn nhỏ, anh đã nuôi ước mơ truyền bá vẻ đẹp của vũ trụ. Hiện anh là giáo sư trợ lý tại Khoa Học tự do của Đại học Sejong, đồng thời tham gia nhiều hoạt động truyền thông khoa học như giảng dạy và viết sách. Anh đã viết các cuốn sách như 'Mỗi ngày một mảnh vũ trụ', 'Những nhà khoa học của vũ trụ đầy sao', 'Dù không thể đến nhưng có thể biết', 'Những câu hỏi kỳ lạ hiện lên khi nhìn vào vũ trụ', và dịch các tác phẩm như 'Hướng dẫn du lịch vũ trụ cho kẻ quá giang', 'Làm sao tôi đã tiêu diệt Sao Diêm Vương', 'Quantum Life', 'Cosmigraphics'.