Trong Dragon Ball, hành tinh Vegeta - nơi ra đời của Vegeta và Goku - được mô tả rằng có trọng lực gấp ít nhất 10 lần Trái Đất, và điều đó khiến những người sinh sống ở đó có thể lực tốt hơn người Trái Đất rất nhiều do họ phải tiến hóa và thích nghi với nó.
Ở đây, cái được gọi là "trọng lực" đó thực tế là gì?
Một cách chính xác, nó là gia tốc trọng trường bề mặt. Ở Trái Đất, gia tốc này có giá trị trung bình khoảng 9,8 m/s². Để có được gia tốc gấp 10 lần như vậy thì một hành tinh cần lớn tới mức nào?
Chúng ta đều biết rằng lực hấp dẫn tỷ lệ thuận với khối lượng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. Điều đó có nghĩa là gia tốc bề mặt của một hành tinh phụ thuộc vào khối lượng của hành tinh đó và bán kính của nó (tức khoảng cách từ tâm tới bề mặt hành tinh). Sao Mộc là hành tinh có gia tốc trọng trường bề mặt lớn nhất Hệ Mặt Trời. Nó nặng gấp Trái Đất 318 lần và có bán kính gấp 11,2 lần. Lấy tỷ lệ khối lượng đó chia cho bình phương của tỷ lệ bán kính thì bạn thấy rằng gia tốc trọng trường ở bề mặt của hành tinh này gấp Trái Đất hơn 2,5 lần - đó cũng là cái mà các nhà thiên văn đã xác nhận được.
Chúng ta sẽ xét tới một số khả năng:
Trước hết, hãy giả sử rằng hành tinh Vegeta của những người Sayan có kích thước y hệt Trái Đất, có nghĩa là cùng bán kính. Khi đó khối lượng của nó cần gấp 10 lần Trái Đất. Điều đó có nghĩa là tỷ trọng của hành tinh (tức mật độ khối lượng trên đơn vị thể tích) cần gấp 10 lần Trái Đất.
Trái Đất của chúng ta là hành tinh có tỷ trọng lớn nhất Hệ Mặt Trời, khoảng 5,513 g/cm³. Gấp 10 lần nó là khoảng 55 g/cm³. Điều này là không thể, vì đơn giản là không có bất cứ loại vật chất nào tồn tại ở dạng nguyên tử trong vũ trụ lại đạt được mật độ này. Thứ đậm đặc nhất ở dạng nguyên tử (và cả phân tử) là osmium nguyên chất (nguyên tố thứ 76 trong bảng tuần hoàn hóa học), nó có tỷ trọng 22,59 g/cm³ ở nhiệt độ phòng - tức là chỉ bằng nửa tỷ trọng cần thiết để một hành tinh cỡ Trái Đất có được gia tốc trọng trường bề mặt như nêu trên. Hiển nhiên, các sao neutron trong vũ trụ có tỷ trọng lớn hơn nhiều, nhưng chúng không phải các hành tinh - ít ra thì cách sinh hoạt của những người Sayan được mô tả trong truyện cho thấy họ cũng là sinh vật hữu cơ (có nền tảng sinh học từ các hợp chất carbon) tương tự như sinh vật ở Trái Đất.
Ngược lại, nếu có cùng tỷ trọng như Trái Đất, có nghĩa là về cơ bản thì tỷ lệ thành phần hóa học là tương tự, thì hành tinh Vegeta sẽ lớn tới mức nào?
Từ định luật hấp dẫn của Newton, gia tốc trọng trường bề mặt của một hành tinh (đối với một vật thể có khối lượng nhỏ hơn hành tinh rất nhiều) được tính theo công thức: g = GM/r² (với G là hằng số hấp dẫn, M là khối lượng hành tinh và r là bán kính của nó).
Muốn tăng g lên gấp 10, trong khi hằng số G không thể thay đổi, thì tỷ số M/r² phải tăng gấp 10. Mặt khác, với việc đang đặt cố định tỷ trọng của hành tinh (coi như bằng Trái Đất) thì khối lượng của hành tinh tỷ lệ với thể tích của nó, có nghĩa là tỷ lệ với lập phương của bán kính. Như vậy, để g tăng gấp 10, bạn sẽ cần tăng r lên gấp 10, khi đó hành tinh sẽ có khối lượng gấp 1000 lần (10³) khối lượng Trái Đất.
Con số vừa được tính ra tương đương với hơn 3 lần khối lượng của Sao Mộc (hành tinh lớn nhất Hệ Mặt Trời).
Mặc dù chưa hề có khẳng định chắc chắn do còn nhiều tham số chưa được khẳng định, các mô hình hiện tại về sự hình thành các hành tinh đều gợi ý rằng các hành tinh đất đá (thành phần chính là các chất rắn và có bề mặt để bạn có thể đặt chân lên) có khối lượng không vượt quá 15 lần Trái Đất (khoảng khối lượng của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương). Những hành tinh đất đá lớn hơn Trái Đất như vậy được gọi là các "siêu Trái Đất" (lưu ý rằng từ "siêu" chỉ mô tả về khối lượng, không nói lên sự tương đồng nào khác).
Năm 2020, một ngoại hành tinh dường như là dạng đất đá được phát hiện ở cách Trái Đất khoảng 700 năm ánh sáng. Hành tinh TOI 849 b này có khối lượng được xác định là gần 40 lần khối lượng Trái Đất. Tuy nhiên, nó được cho rằng không phải một hành tinh đất đá mà là lõi của một hành tinh khí khổng lồ tương tự như Sao Mộc nhưng lớp khí đã bị xé tung khỏi nó từ lâu bởi nó ở quá gần sao mẹ.
Ngay cả khi giả sử rằng toàn bộ hành tinh là sắt, với tỷ trọng 7,874 g/cm³, tức là gấp 1,428 lần tỷ trọng Trái Đất, bạn sẽ thấy rằng hành tinh sẽ cần có bán kính gấp khoảng 7 lần và khối lượng khoảng 490 lần Trái Đất để đạt được gia tốc trọng trường bề mặt gấp 10 lần của chúng ta. Đó vẫn còn là một con số quá lớn đối với khối lượng của một hành tinh đất đá.
Hiển nhiên, như tôi nói trên, chưa thể khẳng định rằng không thể có một hành tinh có đất đá với khối lượng lớn như vậy. Tuy nhiên, có vẻ như một hành tinh như thế không tồn tại trong thiên hà của chúng ta mà may ra chỉ có thể xuất hiện ở một thiên hà nào đó nơi mà lượng nguyên tố nặng rất dồi dào do sự chết đi đồng loạt của rất, rất nhiều sao nặng trong một quần thể chật hẹp nào đó. Và ngay cả điều đó vẫn rất khó tin được với tuổi hiện nay của vũ trụ nói chung và các thiên hà nói riêng.
Điều đó có nghĩa là bỏ qua việc có sự sống hay không, và thậm chí liệu có bất cứ cơ hội nào mà sự sống carbon có thể ra đời và phát triển trong môi trường như thế hay không, thì bản thân việc tồn tại một hành tinh đất đá có trọng lực như mô tả về hành tinh Vegeta là gần như không tưởng.
- Bài viết chỉ cung cấp kiến thức khoa học, không phản biện và bình luận nội dung của truyện, đã đăng trên Facebook page của tác giả tháng 9 năm 2023.
- Độc giả có thể tham khảo các bài viết khác cũng như tìm đọc các sách của tác giả như được giới thiệu TẠI ĐÂY.
