Có thể tồn tại một siêu Trái đất chưa từng được biết đến

Ở phía ngoài rìa Hệ Mặt trời, đâu đó xa hơn cả quỹ đạo của sao Hải Vương là điều gì đó kì lạ đang diễn ra: Một số thiên thể chuyển động theo những quỹ đạo khác so với mọi thứ xung quanh. Và các nhà khoa học hoàn toàn không hiểu tại sao.

Một giả thuyết thường được đưa ra là có một vật thể khác được gọi là “hành tinh thứ 9” đang tương tác trọng lực với các thiên thể chuyển động kì lạ đó. Các nhà thiên văn từ lâu vẫn luôn tìm kiếm hành tinh này, nhưng các nhà vật lý học lại đưa ra lời giải thích khác.

"Thay vì bị tác động bởi 1 hành tinh lớn, có thể các thiên thể kia bị tập hợp các vật thể trans-Neptunian (những vật thể nhỏ xa hơn sao Hải Vương - TNO) trong vành đai thiên thạch Kuiper tương tác trọng lực", nhà vật lý thiên văn Antranik Sefilian từ Đại học Cambridge và Jihad Touma từ Đại học American University of Beirut, Lebanon nhận định.

NASA từng cho rằng "hành tinh thứ 9" có thể là một siêu Trái đất chưa từng được biết đến. Ảnh: NASA.

Dù giả thuyết này không mới, nhưng tính toán của cả hai đã giải thích được các đặc điểm quan trọng trong quỹ đạo kì lạ của những vật thể này.

Giả thuyết về hành tinh thứ 9 được công bố lần đầu tiên trong một nghiên cứu năm 2016. Các nhà thiên văn học nghiên cứu một hành tinh lùn trong Vành đai Kuiper, họ nhận thấy rằng một số TNO (6 vật thể) đã thoát khỏi ảnh hưởng của lực hấp dẫn cực mạnh từ các hành tinh khí khổng lồ trong Hệ Mặt trời, và chuyển động theo quỹ đạo khác với phần còn lại của Vành đai Kuiper.

Nhưng quỹ đạo của sáu vật thể này cũng có điểm chung. Có một cái gì đó dường như đã kéo chúng vào vị trí đó. Theo mô hình tính toán, trọng lực từ một hành tinh khổng lồ có thể làm như vậy.

Cho đến nay, hành tinh này vẫn chưa được tìm thấy. Tuy việc tìm ra các hành tinh “tối” ở ngoài rìa các Hệ Mặt trời vẫn còn là thách thức kĩ thuật đối với nhân loại, sự “lảng tránh” của nó đang khiến các nhà khoa học phải tìm cách giải thích khác.

“Giả thuyết về hành tinh thứ 9 rất hứng thú, nhưng thực tế là chúng ta vẫn chưa tìm thấy nó”, Selfilian nói, “Ý tưởng của chúng tôi là thay thế sự tồn tại của một hành tinh bằng một lượng thiên thạch có khối lượng tương đương, rồi xem thử liệu tác động trọng lực của chúng có khiến các thiên thể “lạ” kia chuyển động đúng như quan sát hay không”.

Đường màu tím là quỹ đạo các thiên thể thuộc Vành đai Kuiper, Mặt trời là vùng sáng nằm chính giữa, trong khi đường màu cam được cho là quỹ đạo của hành tinh thứ 9. Ảnh: Youtube.

Các nhà nghiên cứu tạo ra một mô hình máy tính, trong đó tính đến ảnh hưởng trọng lực của các hành tinh trong Hệ Mặt trời và cả tương tác hấp dẫn của các vật thể nhỏ trong vành đai Kuiper.

Bằng cách áp dụng các tinh chỉnh về khối lượng, độ lệch tâm và hướng của đĩa vật thể, các nhà nghiên cứu đã có thể tạo lại quỹ đạo của cụm TNO tách rời.

"Nếu bạn loại bỏ hành tinh thứ 9 khỏi mô hình, thay vào đó cho phép nhiều vật thể nhỏ nằm rải rác trên một khu vực rộng, các điểm tập trung trọng lực giữa các vật thể đó có thể dễ dàng giải thích cho những quỹ đạo lệch tâm mà chúng ta thấy trong một số TNO", Sefilian nói.

Điều này giải quyết một vấn đề mà các nhà khoa học từ Đại học Colorado Boulder gặp phải khi lần đầu tiên đưa ra giả thuyết tập trung trọng lực vào năm ngoái. Mặc dù các tính toán của họ có thể giải thích cho hiệu ứng hấp dẫn đối với những TNO tách rời, họ vẫn không thể giải thích tại sao quỹ đạo của chúng đều nghiêng theo cùng một cách.

Những góc nhìn khác nhau về quỹ đạo của hành tinh thứ 9. Ảnh: Discover Magazine Blogs.

Ngoài ra, còn một vấn đề khác với cả hai mô hình: Để tạo ra hiệu ứng trọng lực có thể quan sát được, Vành đai Kuiper cần một lực hấp dẫn tập trung của ít nhất một khối lượng lớn bằng vài lần Trái đất. Tuy nhiên, ước tính hiện tại đã đặt khối lượng của Vành đai Kuiper chỉ bằng 4 đến 10% khối lượng Trái đất.

Sefilian cho rằng thật khó để xem toàn bộ đĩa thiên thạch xung quanh một ngôi sao khi bạn ở trong đó, vì vậy có thể có nhiều thứ tương tự như Vành đai Kuiper mà chúng ta chưa tìm thấy.

"Chúng tôi không có bằng chứng quan sát trực tiếp cho việc có nhiều đĩa thiên thạch, nhưng chúng ta cũng không có bằng chứng cho "Hành tinh thứ 9", đó là lý do tại sao chúng tôi đang nghiên cứu các khả năng khác", Sefilian cho biết.

"Cũng có thể cả hai giả thuyết đều đúng. Có thể có một đĩa thiên thạch lớn và hành tinh thứ chín. Với việc phát hiện ra mỗi TNO mới, chúng ta có thêm bằng chứng để giải thích hành vi của các thiên thể lạ”