Suốt nhiều năm qua, giới thiên văn học liên tục tranh luận về khả năng Hệ Mặt Trời vẫn còn một hành tinh lớn chưa được phát hiện.
Giả thuyết này xuất phát từ những dấu hiệu bất thường trong chuyển động của một nhóm thiên thể nằm ngoài quỹ đạo Hải Vương tinh, hay còn gọi là các vật thể xuyên Hải Vương tinh (TNO).
Một số nhà thiên văn cho rằng cách các vật thể này tập trung và độ nghiêng quỹ đạo của chúng có thể là dấu hiệu cho thấy chúng đang chịu ảnh hưởng hấp dẫn từ một hành tinh chưa được biết đến. Thiên thể giả định này được gọi là hành tinh thứ 9 (Planet 9).
Theo các tính toán, hành tinh thứ 9 có thể có kích thước tương đương Hải Vương tinh và chuyển động trên một quỹ đạo rất dài, có thể đưa nó tới khoảng 300 đơn vị thiên văn (AU) tính từ Mặt Trời.
Một AU tương đương khoảng cách trung bình giữa Trái Đất và Mặt Trời, tức gần 150 triệu kilomet.
Nếu những tính toán này chính xác, hành tinh thứ 9 có thể nằm xa Mặt Trời gấp hàng chục lần so với Trái Đất. Tuy nhiên, bất chấp nhiều cuộc khảo sát bầu trời, các nhà khoa học vẫn chưa trực tiếp nhìn thấy nó.
Vì thế, sự tồn tại của hành tinh thứ 9 cho đến nay vẫn là một giả thuyết gây tranh cãi.
Vì sao hành tinh thứ 9 khó bị phát hiện?
Việc chưa quan sát được hành tinh thứ 9 không đồng nghĩa giả thuyết này đã thất bại. Trái lại, khoảng cách cực lớn khiến việc tìm kiếm nó trở thành một trong những bài toán khó nhất của thiên văn học hiện đại.
Quỹ đạo được dự đoán của hành tinh thứ 9 nằm ít nhất xa Mặt Trời gấp 10 lần so với Hải Vương tinh. Ở khoảng cách đó, một hành tinh dù có kích thước tương đương Hải Vương tinh cũng chỉ phản xạ một lượng ánh sáng cực kỳ nhỏ về phía Trái Đất.
Không những vậy, các nhà khoa học vẫn chưa biết chính xác quỹ đạo của hành tinh thứ 9. Những sai số trong các mô hình khiến vị trí dự kiến của nó trên bầu trời có thể trải rộng trên một khu vực rất lớn.
Điều đó đồng nghĩa các kính thiên văn có thể đang tìm kiếm đúng một vật thể có thật nhưng lại nhìn nhầm khu vực.
Nói cách khác, hành tinh thứ 9 có thể đang tồn tại nhưng cực kỳ dễ bị bỏ sót.
Một trong những vấn đề lớn nhất khi săn tìm hành tinh thứ 9 bằng ánh sáng khả kiến nằm ở chính quy luật vật lý đơn giản.
Để nhìn thấy một hành tinh nhờ ánh sáng phản xạ, ánh sáng phải đi từ Mặt Trời tới hành tinh, phản xạ trên bề mặt rồi tiếp tục đi thêm một quãng đường rất xa để tới Trái Đất.
Nếu một hành tinh có kích thước gần bằng Hải Vương tinh nhưng nằm xa Mặt Trời gấp 10 lần Hải Vương tinh, nó có thể trở nên mờ hơn khoảng 10.000 lần so với Hải Vương tinh khi quan sát bằng ánh sáng khả kiến.
Tuy nhiên, bức xạ nhiệt mà chính hành tinh phát ra lại không gặp phải vấn đề tương tự. Năng lượng nhiệt chỉ cần di chuyển một chiều từ hành tinh tới Trái Đất.
Vì vậy, ở bước sóng hồng ngoại, hành tinh thứ 9 được dự đoán chỉ mờ hơn khoảng 100 lần, thay vì 10.000 lần như trong trường hợp ánh sáng phản xạ.
Đây chính là lý do các kính thiên văn không gian quan sát hồng ngoại trở thành công cụ đặc biệt hấp dẫn trong cuộc săn tìm thế giới bí ẩn này.
Hai cuộc khảo sát cách nhau 23 năm hé lộ điều bất thường
Đây cũng chính là hướng nghiên cứu mà Terry Long Phan, nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Thanh Hoa ở Đài Loan (Trung Quốc), theo đuổi trong luận án tiến sĩ.
Cùng với một nhóm các nhà khoa học đến từ Đài Loan, Nhật Bản và Australia, Phan phân tích dữ liệu từ hai cuộc khảo sát toàn bầu trời ở bước sóng hồng ngoại xa: IRAS và AKARI.
IRAS, hay Vệ tinh Thiên văn Hồng ngoại, được phóng vào năm 1983. Trong khi đó, AKARI - có nghĩa là “ánh sáng” trong tiếng Nhật, được phóng vào năm 2006. Như vậy, hai cuộc khảo sát cách nhau khoảng 23 năm.
Khoảng thời gian dài này lại trở thành lợi thế đặc biệt trong cuộc săn tìm hành tinh thứ 9.
Nếu hành tinh thứ 9 thực sự nằm cách Mặt Trời hơn 300 AU, tốc độ chuyển động quỹ đạo của nó sẽ cực kỳ chậm.
Khi quan sát riêng biệt bằng IRAS hoặc AKARI, nó gần như đứng yên trên bầu trời.
Nhưng sau 23 năm, vị trí của nó sẽ dịch chuyển một khoảng nhỏ, đủ để các nhà khoa học có thể nhận ra nếu so sánh dữ liệu từ hai sứ mệnh.
Phan đã sử dụng phần mềm để rà soát toàn bộ các nguồn bức xạ hồng ngoại được hai kính thiên văn không gian ghi nhận, sau đó tìm kiếm những nguồn có vị trí thay đổi trên bầu trời với mức độ gần với dự đoán dành cho hành tinh thứ 9.
Quá trình tự động này ban đầu phát hiện 13 cặp ứng viên. Phan sau đó kiểm tra từng trường hợp bằng phương pháp thủ công.
Cuối cùng, chỉ còn một cặp ứng viên duy nhất vượt qua quá trình xác minh.
Nguồn hồng ngoại đặc biệt này có những đặc điểm phù hợp với dự đoán về một hành tinh có kích thước gần bằng Hải Vương tinh nằm ở vùng ngoài xa xôi của Hệ Mặt Trời.
Đáng chú ý nhất, vật thể đã dịch chuyển khoảng 47,5 phút cung trong vòng 23 năm.
Để dễ hình dung, khoảng cách này tương đương khoảng 1,5 lần chiều rộng biểu kiến của Mặt Trăng tròn trên bầu trời đêm.
Đây là một dấu hiệu rất đáng chú ý. Nếu hai điểm sáng hồng ngoại thực sự là cùng một vật thể đang di chuyển cực kỳ chậm trong Hệ Mặt Trời, các nhà khoa học có thể vừa thu được bằng chứng quan sát đầu tiên về hành tinh thứ 9.
Tuy nhiên, chưa thể tuyên bố rằng hành tinh thứ 9 đã được tìm thấy.
Vấn đề nằm ở chỗ hai vị trí quan sát vẫn chưa đủ để xác định chính xác quỹ đạo của vật thể. Các nhà khoa học cần thêm những quan sát độc lập để chứng minh rằng hai điểm sáng thực sự thuộc về cùng một thiên thể và thiên thể đó đang chuyển động theo quỹ đạo phù hợp với hành tinh thứ 9.
Theo Phan, bước tiếp theo là tiến hành các quan sát theo dõi bằng những thiết bị nhạy và có trường nhìn rộng. Một trong những ứng viên tiềm năng là DECam (Dark Energy Camera) trên kính thiên văn Victor M. Blanco ở Chile.
(Video mô phỏng quỹ đạo hành tinh thứ 9. Nguồn: V101 SPACE)
Nếu những quan sát tiếp theo xác nhận chuyển động của vật thể, giới thiên văn học sẽ có cơ sở mạnh hơn để tính toán quỹ đạo, khoảng cách, kích thước và các đặc tính vật lý của nó.
Khi đó, điều từng chỉ tồn tại trên giấy - một hành tinh khổng lồ đang ẩn mình ở rìa Hệ Mặt Trời, có thể lần đầu tiên bước vào thế giới của bằng chứng quan sát.
(Theo Space, Earthsky, BBC Skyatnightmagazine)
Bí ẩn mặt trăng đặc biệt của sao Thổ: Nơi che giấu sự sống ngoài Trái Đất?Đại dương ngầm dưới lớp băng mặt trăng Enceladus của sao Thổ có thể chính là nơi nhân loại lần đầu tiên tìm thấy bằng chứng về sự sống ngoài Trái Đất.
.svg){kind=icon}
