Bí mật của "người hạ bệ Diêm Vương tinh": Gỡ bỏ chân lý thống trị suốt 76 năm trong Thái Dương Hệ

Ở độ cao 2.800 mét, lượng oxy ít hơn 20% so với mực nước biển - đủ để rút hết dưỡng khí trong phổi chỉ sau 3 bước - nhưng điều này cũng không ngăn được 2 nhà khoa học Michael E. Brown và Konstantin Batygin vội vã chạy vào đại sảnh của Đài Thiên văn Quốc tế Onizuka (Hale Pōhaku) tọa lạc trên đỉnh núi lửa Mauna Kea cao nhất Hawaii để kiểm tra máy đo thời tiết xem có thuận lợi cho kế hoạch quan sát thiên văn của họ hay không..

Đêm 3/12/2019, đánh dấu nỗ lực thứ 6 của họ trong hành trình tìm kiếm thiên thể bí ẩn lớn nhất Thái Dương Hệ - Hành tinh thứ 9.

Hệ Mặt Trời có 9 hành tinh. Nhận định này chỉ còn đúng cho đến năm 2006 sau khi Hiệp hội Thiên văn Quốc tế (IAU) chính thức "hạ cấp" sao Diêm Vương (Pluto) từ một hành tinh xuống hành tinh lùn.

Được nhà thiên văn học người Mỹ Clyde Tombaugh (1906-1997) phát hiện năm 1930, trong suốt 76 năm (1930-2006), thế giới công nhận sao Diêm Vương là hành tinh thứ 9 trong Hệ Mặt Trời. 

Tuy nhiên, thập niên đầu 1990, Pluto đã bị nghi ngờ sau khi các nhà khoa học phát hiện ra các vật thể khác có kích thước tương tự. Và năm 2005 chứng kiến cảnh Pluto trên đường bị giáng cấp sau khi Giáo sư ngành khoa học hành tinh Mỹ Michael E. Brown tìm ra hành tinh lùn ở xa Mặt Trời nhất, tên là Eris. Eris lớn gần bằng sao Diêm Vương nhưng có khối lượng vượt trội hơn 28%.

Hệ Mặt Trời (Thái Dương Hệ) là 1 hệ hành tinh có Mặt Trời ở trung tâm và các thiên thể nằm trong phạm vi lực hấp dẫn của Mặt Trời, tất cả chúng được hình thành từ sự suy sụp của 1 đám mây phân tử khổng lồ cách đây gần 4,6 tỷ năm.

Vì sao Diêm Vương tinh bị giáng cấp? Theo định nghĩa "hành tinh" của IAU, một thiên thể được công nhận là hành tinh phải có đủ 3 tiêu chuẩn: (1) Quay quanh một ngôi sao (mặt trời), (2) Có đủ khối lượng để nó có hình cầu, (3) Thoát vào miền lân cận trống quanh quỹ đạo của nó. 

Do Pluto không đáp ứng được tiêu chuẩn thứ 3, cộng thêm việc phát hiện hành tinh lùn Eris (sở hữu kích cỡ và đặc điểm giống Pluto) nên nhiều người yêu mến Diêm Vương tinh phải ngậm ngùi.

Với hàng tá khám phá thiên văn mang tên mình, Giáo sư Michael E. Brown (sinh năm 1965) có biệt tài là người tìm thấy nhiều hành tinh lùn hơn bất kỳ ai trong lịch sử. Và việc phát hiện Eris, nhiều người đã gọi Giáo sư Michael E. Brown là "Pluto Killer" - Người hạ bệ Diêm Vương tinh.

Vậy Hành tinh thứ 9 (Planet Nine) của Thái Dương Hệ nằm ở đâu? Đó là bài toán mà Giáo sư Michael E. Brown và Phó Giáo sư người Mỹ gốc Nga Konstantin Batygin đang đi tìm suốt nhiều năm qua.

Giáo sư Michael E. Brown, làm việc tại Viện Công nghệ California (Caltech) ở Pasadena, Mỹ cảm thấy lạc quan. Trong khi đó, GS.TS. Konstantin Batygin - nhà vật lý thiên văn lý thuyết, người đồng hành cùng GS Michael E. Brown, cho rằng họ sẽ phải mất thêm 10 năm quan sát mới tìm ra hành tinh thứ 9 này. 

Nếu Hành tinh thứ 9 tồn tại, có khả năng nó sẽ nặng gấp 6 lần khối lượng Trái Đất, với bầu khí quyển cấu tạo từ hydro và heli bao phủ lõi đá và băng của nó. Điều khiến nó khó tìm thấy là vị trí có khả năng của nó: Cách xa Mặt Trời ít nhất 400 lần so với Trái Đất của chúng ta và xa hơn 15 đến 20 lần so với sao Diêm Vương.

Hai nhà khoa học Michael E. Brown và Konstantin Batygin đoán rằng: Hành tinh thứ 9 nằm ở đâu đó giữa chòm sao Orion và chòm sao Kim Ngưu, nhưng vị trí chính xác và hình ảnh chứng minh sự tồn tại của nó chính là bài toán mà bộ đôi nhà khoa học thầy trò này cần phải giải mã.

Là một nhà vật lý thiên văn lý thuyết, GS.TS. Konstantin Batygin đã dùng phương pháp toán học để chứng minh sự tồn tại của nó. Tuy nhiên, để được cộng đồng thiên văn và công chúng chấp nhận thì lý thuyết dù có đúng đến mấy cũng cần phải có bức ảnh (làm bằng chứng) chứng minh.

Rắc rối với việc tìm kiếm một thiên thể trên bầu trời là thiên hà của chúng ta (Dải Ngân hà) có rất nhiều ngôi sao, ước tính 100 tỷ trong số đó. Nếu Hành tinh thứ 9 tồn tại, nó rất mờ nhạt và xa đến mức nó có thể dễ dàng bị áp đảo bởi ánh sáng của các tinh tú khác.

Sử dụng Kính viễn vọng phản xạ Subaru, cả Michael E. Brown và Konstantin Batygin thu thập rất nhiều ánh sáng từ bầu trời rộng lớn. Kết quả là, mỗi đêm dữ liệu của nhóm chứa hàng trăm tiểu hành tinh và các vật thể tại Vành đai Kuiper, nhiều vật thể trong số đó đều chưa từng thấy trước đây.

Thầy trò người Mỹ không phải là những người đầu tiên thấy bối rối với những gì quan sát được ở rìa Hệ Mặt Trời (hay biên giới Hệ Mặt Trời).

Không lâu sau khi phát hiện ra Thiên Vương tinh vào thế kỷ 18, các nhà thiên văn học đã quan sát thấy quỹ đạo của hành tinh này không di chuyển với tốc độ mà các nhà khoa học dự đoán. Thiên Vương dường như tăng tốc ngẫu nhiên trên quỹ đạo của nó, sau đó lại giảm tốc. 

Trong khi một số nhà thiên văn học cho rằng Thiên Vương tinh "kỳ lạ" như vậy là vì nó chịu ảnh hưởng từ lực hút của sao Mộc và sao Thổ. Nhưng, nhà thiên văn học trẻ người Pháp Urbain Le Verrier (1811-1877) lại nghĩ khác. Năm 1846, ông công bố ý tưởng táo bạo cho rằng đây là kết quả của một hành tinh lớn khác, chưa được biết tới ở gần Thiên Vương tinh và tác động đến nó.

Là một chuyên gia về toán học và cơ học thiên thể, Le Verrier tự tin vào tuyên bố của mình, và sau 2 tuần tính toán hàng tá công thức khiến người khác nhìn vào không thể hiểu, Le Verrier tin rằng mình đã tìm ra thiên thể bí ẩn đó. 

Tuy nhiên, do điều kiện quan sát hạn hẹp của đài thiên văn Pháp, Le Verrier phải viết thư nhờ vả nhà thiên văn học người Đức Johann Galle, người đang làm việc tại Đài thiên văn Berlin vào thời điểm đó. Ngày 2/9/1846, Johann Galle mở bức thư và ngay lập tức, ông cùng trợ lý của mình, nhà thiên văn học đồng nghiệp Heinrich Louis d’Arrest, nhìn vào kính viễn vọng. Sử dụng tọa độ chỉ định trên bầu trời của Le Verrier cùng với biểu đồ sao được cập nhật mới nhất, họ đã tìm thấy sao Hải Vương chưa đầy một giờ sau đó, nhờ Le Verrier!

Vào ngày 20/1/2016, hai nhà khoa học làm việc tại Viện Công nghệ California (Caltech, Mỹ) đã đưa ra thông báo đề xuất rằng: Hệ Mặt Trời của chúng ta có một hành tinh khổng lồ, ở rất xa các hành tinh khác. Hành tinh bí ẩn đó tạm gọi là Hành tinh thứ 9. 

Từ đó đến nay họ cùng nhau đến Đài Thiên văn Quốc tế Onizuka, cùng sống trên đỉnh Mauna Kea, cùng quyết tâm săn tìm cho kỳ được Hành tinh thứ 9 - thiên thể được cho là lớn nhất Thái Dương Hệ.

Đối với người Hawaii, Mauna Kea là một ngọn núi thiêng, nơi Thiên Đường gặp Trái Đất, là nhà của các vị thần tối cao. Đối với các nhà thiên văn học, tại đỉnh núi cao nhất Hawaii này, Mặt Trời không chỉ mọc lên mỗi ngày, nó còn xé toạc bầu trời bằng thứ ánh sáng chói lòa, tinh khiết. Điều này giúp ích cho họ trong việc quan sát bầu trời.

"Chúng tôi sẽ tiếp tục soi mọi ngóc ngách của bầu trời để tìm ra Hành tinh thứ 9. Chúng tôi đang chờ LSST - Kính thiên văn Khảo sát khái quát lớn - dự kiến được đặt trên đỉnh El Peñón cao 2.682 mét ở phía bắc Chile năm 2022. Nếu Planet Nine ở ngoài đó, thứ này sẽ tìm thấy nó! Tìm kiếm Hành tinh thứ 9 là cuộc thám hiểm Hệ Mặt Trời vĩ đại nhất mà tôi có thể làm bây giờ. Tôi không muốn làm bất cứ điều gì khác." - GS Michael E. Brown chia sẻ.

Nhiều người trong cộng đồng khoa học vẫn còn hoài nghi về sự tồn tại của Planet Nine. GS.TS. Konstantin Batygin hiểu được sự hoài nghi của họ.

"Nếu Planet Nine tồn tại và nếu nó được tìm thấy, phát kiến đó sẽ giúp loài người hiểu về lịch sử của Hệ Mặt Trời; Giúp chúng ta hiểu thêm về cách các hành tinh xuất hiện và lý do tại sao chúng định cư ở nơi chúng được sinh ra. Đó sẽ là một trong những khám phá khoa học vĩ đại nhất của thế kỷ 21." - GS.TS. Konstantin Batygin tin tưởng!

Liệu rằng, trong một vài năm tới, giới khoa học và cộng đồng yêu thiên văn có được nhìn thấy hình ảnh Hành tinh thứ 9 giống như cách 347 nhà khoa học quốc tế (thuộc Chương trình Quan sát hố đen siêu lớn ở trung tâm các thiên hà có tên Kính thiên văn Chân trời Sự kiện, EHT) đã cung cấp bằng chứng (bức ảnh) hố đen hồi tháng 4/2019, chứng minh tiên đoán của Albert Einstein cách đây hơn 100 năm là sự thực hay không?

Hãy trao niềm tin vào Michael E. Brown và Konstantin Batygin, vào LSST và vào thế hệ các thiên tài thiên văn học thế giới!

Bài viết sử dụng nguồn: LR, Globalnews, Nineplanets