Đầu năm nay các nhà khoa học đã đưa ra bằng chứng về Hành tinh thứ chín (Planet Nine), một hành tinh có khối lượng cỡ Sao Hải Vương có quĩ đạo elip cách xa Mặt Trời gấp 10 lần Pluto. Từ đó tới nay các nhà lý thuyết đã đau đầu với việc tại sao một hành tinh có thể có quĩ đạo xa như vậy.
Nghiên cứu mới của các nhà thiên văn ở Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA) đã xem xét một số lượng lớn các kịch bản có thể xảy ra và thấy rằng hầu hết chúng có xác xuất thấp. Như vậy, sự tồn tại của hành tinh thứ chín vẫn còn bí ẩn.
"Bằng chứng cho thấy hành tinh thứ chín có tồn tại, nhưng chúng tôi không thể giải thích chắc chắn tại sao nó được ra đời," Gongjie Li, nhà thiên văn ở CfA, tác giả chính của bài báo đã được chấp nhận công bố trên Astrophysical Journal Letters, cho biết.
Hành tinh thứ chín di chuyển quanh Mặt Trời của chúng ta ở khoảng cách từ 400 đến 1500 đơn vị thiên văn, tức là ở rất xa tất cả các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời. Câu hỏi đặt ra là: nó đã hình thành ở chỗ đó, hay ở một nơi nào đó khác và sau đó mới có quĩ đạo khác thường đó?
Li và đồng tác giả của bà là Fred Adams ở đại học Michigan đã thực hiện hàng triệu mô phỏng máu tính để kiểm tra ba khả năng. Khả năng thứ nhất và cũng nhiều triển vọng nhất là một sao đi ngang qua đã kéo hành tinh này ra quĩ đạo đó. Tương tác trong trường hợp này không chỉ làm cho quĩ đạo của hành tinh rộng hơn mà còn kéo cho nó có dạng elip dẹt hơn. Và vì Mặt Trời hình thành trong một cụm sao với hàng nghìn láng giềng, một cuộc đụng độ như vậy nhiều khả năng đã xảy ra trong giai đoạn sớm của Hệ Mặt Trời.
Tuy nhiên, một sao đi ngang qua như vậy sẽ có nhiều khả năng kéo hẳn hành tinh số chín ra khỏi Hệ Mặt Trời hơn là chỉ kéo nó tới quĩ đạo như vậy. Li và Adams tìm ra khả năng này chỉ tối đa là 10%. Hơn thế nữa, hành tinh cần có khởi đầu ở một khoảng cách xa đến khó có thể xảy ra.
Nhà thiên văn Scott Kenyon ở CfA tin rằng ông có thể có giải pháp cho việc này. Trong hai bài báo đã đăng trên Astrophysical Journal, Kenyon và đồng tác giả Benjamin Bromley ở đại học Utah sử dụng các giả lập máy tính để xây dựng những kịch bản khả dĩ cho sự hình thành của hành tinh thứ chín và quĩ đạo rộng của nó.
"Giải pháp đơn giản nhất là Hệ Mặt Trời đã tạo ra một hành tinh khí khổng lồ," Kenyon nói.
Họ đề xuất rằng hành tinh thứ chín hình thành ở gần Mặt Trời hơn nhiều và rồi nó tương tác với các hành tinh khí khổng lồ khác, đặc biệt là Sao Mộc và Sao Thổ. Một chuỗi những cú kích của lực hấp dẫn đã đẩy hành tinh này ra quĩ đạo lớn hơn và elip hơn.
"Hãy hình dung việc đẩy xích đu cho trẻ nhỏ. Nếu bạn đẩy những cú thật đúng lúc, lặp đi lặp lại, chúng sẽ lên ngày càng cao," Kenyon giải thích. "Thách thức bây giờ là không được đẩy hành tinh quá nhiều kẻo nó bị văng ra khỏi Hệ Mặt Trời. Điều này có thể tránh được bởi tương tác với đĩa khí của Hệ Mặt Trời."
Kenyon và Bromley cũng xem xét khả năng hành tinh thứ chín thực ra hình thành ở khoảng cách rất xa ngay từ đầu. Họ thấy rằng sự kết hợp hợp lý giữa khối lượng và tuổi thọ của đĩa khí ban đầu có thể dẫn tới kết quả hành tinh này được tạo ra đúng thời điểm để tương tác với ngôi sao đi ngang qua như trong mô hình của Li.
Nghiên cứu của Li cũng giúp hạn chế được khoảng thời gian mà hành tinh thứ chín hình thành hoặc di dời. Mặt Trời ra đời trong một cụm sao với nhiều cuộc đụng độ với các sao láng giềng. Quĩ đạo rộng của hành tinh thứ chín khiến nó rất dễ bị đẩy văng ra khỏi Hệ Mặt Trời do tương tác với các sao khác. Do đó, hành tinh này phải có mặt ở vị trí đo muộn hơn, sau khi Mặt Trời đã rời khỏi cụm sao nơi nó ra đời.
Cuối cùng, Li và Adams chú ý tới hai khả năng khác là: Hành tinh thứ chín là một hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời bị giữ lại khi Hệ Mặt Trời và một hệ hành tinh khác đi ngang qua nhau, hoặc nó là một hành tinh tự do bị giữ lại khi đi qua gần Hệ Mặt Trời. Tuy nhiên, họ kết luận rằng khả năng cho kịch bản này là nhỏ hơn 2%.
Bryan
Theo Science Daily
