Có hay không có một hành tinh 9? Có một hành tinh nào ở ngoại ô Hệ Mặt Trời của chúng ta, với khối lượng đủ để giải thích sự chuyển động của các vật thể ở xa không? Hoặc là một đĩa vật liệu băng giá chịu trách nhiệm? Không có bằng chứng trực tiếp nào về Hành tinh 9 thực tế, nhưng thứ gì đó có khối lượng đủ lớn đang ảnh hưởng đến quỹ đạo của các vật thể trong Hệ Mặt trời xa xôi.
Một nghiên cứu mới cho thấy rằng một đĩa vật liệu băng giá gây ra các chuyển động kỳ lạ của các vật thể trong Hệ Mặt trời bên ngoài, và chúng ta không cần phải phát minh ra một hành tinh khác để giải thích các chuyển động đó. Nghiên cứu này đến từ
Giáo sư Jihad Touma, từ Đại học Hoa Kỳ Beirut, và
Antranik Sefilian, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Khoa Toán ứng dụng và Vật lý lý thuyết Cambridge. Kết quả của họ được công bố trên Tạp chí Thiên văn.
Ý tưởng về một hành tinh khác ngoài kia trong phạm vi xa nhất của Hệ Mặt trời của chúng ta là một điều hấp dẫn. Nó tiếp thêm năng lượng cho các nhà thám hiểm trong tất cả chúng ta. Và đối với các nhà thiên văn học hoặc nhà thiên văn học cuối cùng có thể khám phá ra nó, đó sẽ là một thành tựu đáng nể. Ai sẽ muốn được biết đến như là người phát hiện ra một hành tinh hoàn toàn mới, ngay tại Hệ Mặt trời của chúng ta? Nó hấp dẫn hơn nhiều so với việc là người cuối cùng đã xác nhận khối lượng của một đĩa vật liệu băng giá.
Khi các nhà thiên văn học đã nghiên cứu và hiểu rõ hơn về Hệ Mặt trời xa xôi, họ đã tìm thấy ngày càng nhiều vật thể. Trong khoảng 15 năm trở lại đây, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra khoảng 30 vật thể xuyên sao Hải Vương (TNO) di chuyển trên quỹ đạo hình elip cao. Người gần đây nhất là người Yêu tinh, một cơ thể có quỹ đạo đưa nó tới 2300 AU từ Mặt trời.
Vì các vật thể này không tương tác hấp dẫn với các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời, nên phải có một số khối tổng hợp khác ngoài đó hình thành quỹ đạo của chúng. Và trong khi lời giải thích của Planet 9 đã đạt được hơi nước trong nhiều năm qua, thì không có bằng chứng trực tiếp nào cho thấy một hành tinh chịu trách nhiệm định hình những quỹ đạo kỳ lạ này.
Giả thuyết hành tinh Chín là một điều hấp dẫn, nhưng nếu hành tinh thứ chín giả thuyết tồn tại, cho đến nay nó đã tránh được sự phát hiện.
Đồng tác giả nghiên cứu Antranik Sefilian, nghiên cứu sinh tại Khoa Toán ứng dụng và Vật lý lý thuyết Cambridge.
Nghiên cứu mới đề xuất rằng một đĩa vật liệu băng giá chịu trách nhiệm cho quỹ đạo hình elip cao của các vật thể ở xa. Nó không phải là lý thuyết đầu tiên đề xuất điều này, nhưng nó là lý thuyết đầu tiên có thể giải thích các quỹ đạo quan sát được, đồng thời chiếm khối lượng và trọng lực của tám hành tinh khác trong hệ mặt trời của chúng ta.
30 TNO di chuyển trên các quỹ đạo có hình elip cao này là một phần của một nhóm TNO lớn hơn và các vật thể tạo nên Vành đai Kuiper. Vành đai Kuiper được tạo thành từ các vật liệu còn sót lại từ sự hình thành của Hệ mặt trời. Hầu hết các vật thể này đi theo những con đường gần tròn quanh Mặt trời. Nhưng 30 chiếc don quỹ đạo đi gần quỹ đạo gần tròn có chung một định hướng không gian khác nhau, và điều đó đòi hỏi một lời giải thích.
Giải thích được nói nhiều nhất là Planet Nine. Hành tinh Nine sẽ phải nặng hơn Trái đất khoảng 10 lần. Hành tinh này, được ẩn giấu ngoài kia trong vùng tối của Hệ Mặt Trời, sẽ đưa 30 cơ thể này vào quỹ đạo khác thường của chúng.
Vấn đề là, chưa có ai phát hiện ra hành tinh Nine và nó chỉ được biết đến bởi hiệu ứng quan sát được.
Giả thuyết hành tinh Nine là một điều hấp dẫn, nhưng nếu hành tinh thứ chín giả thuyết tồn tại, cho đến nay, nó đã tránh được sự phát hiện, đồng tác giả Antranik Sefilian, nghiên cứu sinh tại Khoa Toán ứng dụng và Vật lý lý thuyết của Cambridge. Chúng tôi muốn xem liệu có thể có một nguyên nhân khác, ít kịch tính hơn và có lẽ tự nhiên hơn, cho các quỹ đạo bất thường mà chúng ta thấy trong một số TNO. Chúng tôi nghĩ, thay vì cho phép một hành tinh thứ chín, và sau đó lo lắng về sự hình thành và quỹ đạo bất thường của nó, tại sao không chỉ đơn giản là tính trọng lực của các vật thể nhỏ tạo thành một đĩa nằm ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương và xem nó làm gì cho chúng ta?
Nghiên cứu mới dựa trên mô hình chi tiết của Hệ mặt trời, và cũng dựa trên các quan sát của các hệ mặt trời khác.
Touma và Sefilian đã mô hình hóa toàn bộ động lực không gian của TNO với hành động kết hợp của các hành tinh khổng lồ bên ngoài và một đĩa vật chất khổng lồ, mở rộng ra ngoài Sao Hải Vương. Họ đã tính toán một mô hình có thể giải thích các quỹ đạo có hình elip, phân cụm không gian cao của 30 TNO. Họ cũng xác định phạm vi khối lượng và hình dạng cho đĩa băng giá của vật liệu. Hơn nữa, họ đã có thể buộc các thay đổi dần dần trong các định hướng của nó (hoặc tỷ lệ suy đoán), trong đó tái tạo một cách trung thực các quỹ đạo TNO ngoại lai.
Nếu bạn loại bỏ hành tinh chín khỏi mô hình và thay vào đó cho phép nhiều vật thể nhỏ nằm rải rác trên một khu vực rộng, các điểm tham quan tập thể giữa các vật thể đó có thể dễ dàng giải thích cho các quỹ đạo lệch tâm mà chúng ta thấy trong một số TNO, Sefilian, một người Học giả Gates Cambridge và là thành viên của Đại học Darwin.
Vậy, trường hợp đóng cửa? Không hẳn.
Trong khi chúng tôi không có bằng chứng quan sát trực tiếp cho đĩa, chúng tôi cũng không có nó cho Planet Nine, đó là lý do tại sao chúng tôi điều tra các khả năng khác.
Antranik Sefilian
Nó có thể dễ dàng đề xuất một hành tinh khác chưa được khám phá với khối lượng phù hợp để giải thích những quỹ đạo quan sát được này. Nhưng cho đến nay, một hành tinh như vậy đã tránh được sự phát hiện. Nhưng theo một cách nào đó, đĩa của lý thuyết vật chất băng giá phải chịu điều tương tự. Nó đủ dễ để đề xuất nó, và xây dựng một mô hình toán học thành công hỗ trợ lý thuyết đĩa băng giá ít nhất là chứng minh nó có thể, nhưng nó vẫn chưa được phát hiện.
Trên thực tế, những nỗ lực trước đây để ước tính khối lượng vật thể băng giá ngoài Sao Hải Vương chỉ tăng thêm khoảng một phần mười khối lượng Trái đất, gần như không đủ để giải thích cụm quỹ đạo kỳ lạ này. Mô hình được tạo ra bởi hai nhà khoa học đằng sau nghiên cứu mới này đòi hỏi khối lượng gấp mười lần so với điều đó.
Đây là nơi quan sát các hệ mặt trời khác phát huy tác dụng.
Vấn đề là khi bạn đang quan sát đĩa từ bên trong hệ thống, nó gần như không thể nhìn thấy toàn bộ mọi thứ cùng một lúc.
Antranik Sefilian.
Sefilian cho biết, khi quan sát các hệ thống khác, chúng ta thường nghiên cứu đĩa xung quanh ngôi sao chủ để suy ra tính chất của bất kỳ hành tinh nào trên quỹ đạo xung quanh nó. Vấn đề là khi bạn đang quan sát đĩa từ bên trong hệ thống, nó gần như không thể nhìn thấy toàn bộ mọi thứ cùng một lúc. Mặc dù chúng tôi không có bằng chứng quan sát trực tiếp cho đĩa, nhưng chúng tôi cũng không có nó cho Hành tinh Chín, đó là lý do tại sao chúng tôi điều tra các khả năng khác. Tuy nhiên, thật thú vị khi lưu ý rằng các quan sát về các chất tương tự vành đai Kuiper xung quanh các ngôi sao khác, cũng như các mô hình hình thành hành tinh, cho thấy các quần thể mảnh vụn còn sót lại.
Các hệ mặt trời khác có một đĩa vật liệu băng giá còn sót lại từ sự hình thành của chúng, với khối lượng đủ để chiếm các quỹ đạo hình elip cao của các vật thể ở rìa của hệ thống. Điều tương tự có thể đúng trong Hệ mặt trời của chúng ta? Có thể có cả một đĩa vật liệu băng giá và Hành tinh 9 không?
Sefilian nghĩ vậy. Ngoài ra, nó cũng có thể là cả hai điều có thể đúng - có thể có một đĩa lớn và một hành tinh thứ chín. Với việc phát hiện ra mỗi TNO mới, chúng tôi thu thập thêm bằng chứng có thể giúp giải thích hành vi của họ.
Sự trở lại của các nhà khoa học cố gắng phát hiện ra bằng chứng, đôi khi đồng tình và đôi khi không đồng ý kịch liệt, được trưng bày trong vấn đề này.
Nghiên cứu, đặc biệt là giới thiệu và kết luận, trình bày và trích dẫn các nghiên cứu khác vừa hỗ trợ vừa không đồng ý với nghiên cứu này. Chúng tôi vẫn còn trong những ngày đầu tìm hiểu Hệ mặt trời xa xôi trong bất kỳ chi tiết tuyệt vời nào. Với các kính viễn vọng mạnh hơn sẽ xuất hiện trực tuyến trong vài năm tới, và với các máy tính mạnh hơn và phương pháp quan sát được cải tiến, nó chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi quỹ đạo kỳ lạ của những vật thể xa xôi này cuối cùng được giải thích.
Nguồn:
- Tài liệu nghiên cứu: CHIA SẺ TRONG MỘT ĐẠI DIỆN TỰ ĐỘNG CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TRANS-NEPTUNIAN
- Thông cáo báo chí: Các quỹ đạo bí ẩn ở ngoài cùng của hệ mặt trời không phải do ‘Hành tinh Nine, nói
- Bài báo của Tạp chí Vũ trụ: Hành tinh lùn mới được tìm thấy ở vùng ngoại ô của Hệ mặt trời, mang đến cho các nhà thiên văn học nhiều đạn dược hơn để tìm kiếm bằng chứng về hành tinh 9
- Thông cáo báo chí của Caltech: Các nhà nghiên cứu của Caltech Tìm bằng chứng về một hành tinh thứ chín thực sự
- Tài liệu nghiên cứu: CHỨNG MINH CHO MỘT CÂY GIANT DISTANT TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG
