Quỹ đạo kỳ lạ của một số thiên thể ở khu vực xa xôi của Hệ Mặt Trời đã được các nhà thiên văn học giả thuyết rằng có lý do từ một hành tinh thứ chín. Nhưng trong một nghiên cứu mới, điều đó có thể được giải thích qua việc kết hợp lực hấp dẫn của nhiều thiên thể nhỏ chuyển động quanh Mặt Trời ở quỹ đạo xa hơn Sao Hải Vương.
Cách giải thích thay thế cho giả thuyết "Hành tinh thứ Chín" được đưa ra bởi các nhà nghiên cứu ở Đại học Cambridge và Đại học Mỹ ở Beirut. Mô hình này đề xuất sự tồn tại của một đĩa chứa các thiên thể băng nhỏ với tổng khối lượng khoảng 10 lần khối lượng Trái Đất. Khi kết hợp với mô hình đơn giản của Hệ Mặt Trời, lực hấp dẫn của đĩa giả thuyết này có thể giải thích quỹ đạo bất thường của một số thiên thể ở rìa ngoài Hệ Mặt Trời.
Mặc dù lý thuyết mới này không phải lý thuyết đầu tiên đề xuất về các lực hấp dẫn của một đĩa lớn chứa các thiên thể nhỏ thay vì sự tồn tại của hành tinh thứ chín, nhưng nó là lý thuyết đầu tiên trong số đó có thể giải thích những đặc điểm nổi bật của các quỹ đạo đã được quan sát với sự tham gia của khối lượng và hấp dẫn của 8 hành tinh còn lại trong Hệ. Kết quả này đã được đăng trên Astrophysical Journal.
Xa hơn quỹ đạo của Sao Hải Vương là vành đai Kuiper, được tạo thành từ nhiều thiên thể nhỏ còn lại từ giai đoạn hình thành của Hệ Mặt Trời. Sao Hải Vương và các hành tinh khổng lồ khác gây ảnh hưởng hấp dẫn lên các thiên thể ở vành đai Kuiper và xa hơn nữa. Những thiên thể đó được gọi chung là các TNO, chúng chuyển động quanh Mặt Trời trên những quỹ đạo khép kín gần như theo mọi hướng.
Tuy nhiên, các nhà thiên văn học đã khám phá ra một số ngoại lệ bí ẩn. Từ năm 2003, khoảng 30 TNO có quỹ đạo elip rất dẹt đã được chú ý tới: chúng khác biệt so với các TNO khác với việc cùng chia sẻ một hướng quỹ đạo trong không gian. Kiểu phân cụm này không thể giải thích được bằng mô hình 8 hành tinh hiện nay của chúng ta. Nó dẫn một số nhà thiên văn với việc đưa ra giả thuyết rằng những quỹ đạo bất thường này có nguyên nhân từ ảnh hưởng của một hành tinh thứ chín chưa được biết tới.
"Giả thuyết Hành tinh thứ Chín rất hấp dẫn, nhưng nếu hành tinh giả thuyết này có tồn tại, thì tới nay nó vẫn chưa được phát hiện," đồng tác giả Antranik Sefilian cho biết. "Chúng tôi muốn xem liệu có một lý do nào đó đơn giản và tự nhiên hơn cho quỹ đạo bất thường ở các TNO hay không. Chúng tôi nghĩ rằng thay vì cho phép sự tồn tại của hành tinh thứ chín và rồi phải lo tới sự hình thành và quỹ đạo bất thường của nó, thì tại sao không giải thích một cách đơn giản theo lực hấp dẫn của các thiên thể nhỏ trong một đĩa nằm xa hơn quỹ đạo của Sao Hải Vương và xem xem chúng có tác dụng gì."
Giáo sư Jihad Touma cùng sinh viên cũ của mình là Sefilian đã lập mô hình cơ chế quỹ đạo hoàn chỉnh của các TNO với chuyển động kết hợp của các hành tinh khổng lồ và một đĩa lớn mở rộng ra xa hơn Sao Hải Vương. Các tính toán của họ đã cho thấy mô hình như vậy có thể giải thích được sự phân cụm quỹ đạo của một số TNO. Trong quá trình tính toán đó, họ có thể phân định được các giới hạn về khối lượng, độ tròn (hay tâm sai) và dao động về hướng của đĩa, hiển thị một cách trung thực về các TNO đặc biệt.
"Nếu bạn loại bỏ hành tinh thứ chín ra khỏi mô hình và thay vào đó cho phép nhiều thiên thể nhỏ trải rộng trên một phạm vi lớn, tổng hợp hấp dẫn giữa các thiên thể đó có thể dễ dàng giải thích sự lệch tâm quỹ đạo mà chúng ta thấy ở một số TNO," Sefilian nói.
Những nỗ lực trước đây để ước tính tổng khối lượng của các thiên thể xa hơn Sao Hải Vương chỉ mang lại kết quả khối lượng tới 1/10 khối lượng Trái Đất. Tuy nhiên, để các TNO có quỹ đạo như đã được quan sát và để không có Hành tinh thứ Chín, mô hình của Sefilian và Touma đòi hỏi tổng khối lượng của vành đai Kuiper phải khoảng vài lần cho tới 10 lần khối lượng Trái Đất.
Sefilian cho biết: "Khi quan sát các hệ khác, chúng tôi thường nghiên cứu đĩa bao quanh ngôi sao để xác định tính chất của bất cứ hành tinh nào chuyển động quanh nó. Vấn đề là khi bạn quan sát đĩa từ chính bên trong hệ, gần như không thể nhìn thấy toàn bộ nó. Mặc dù chúng tôi không có bằng chứng quan sát trực tiếp về đĩa, nhưng cũng không có bằng chứng cho Hành tinh thứ Chín, đó là lý do chúng tôi tìm hiểu thêm những khả năng khác. Tuy nhiên, thật thú vị khi lưu ý rằng các quan sát về những nơi tương tự như vành đai Kuiper ở các sao khác, cũng như các mô hình hình thành hành tinh, cho thấy một lượng lớn những mảnh vụn nhỏ."
"Cũng có thể cả hai đều tồn tại - có một đĩa lớn và có một hành tinh thứ chín. Với mỗi TNO mới được phát hiện, chúng tôi có thêm bằng chứng để giải thích hành vi của chúng."
Bryan
Theo Science Daily
