Truy tìm hành tinh thứ 9 - Hành tinh X | SAMURICE

Khi nhìn lên bầu trời, chúng ta nghiễm nhiên tin rằng những gì chúng ta thấy là những gì đang diễn ra. Tất nhiên, sẽ chẳng ai muốn cãi câu trăm nghe không bằng một thấy, nhưng đôi khi việc nhìn thấy lại không khẳng định được điều gì.

Trước khi có sự đột phá trong công nghệ thiên văn, chúng ta vẫn lầm tưởng rằng những thứ tỏa sáng trên trời là các ngôi sao, gọi chúng với những cái tên mang ảnh hưởng của tư tưởng đó như Sao Hỏa, Sao Kim. Mãi về sau, chúng ta mới biết đó là các hành tinh và phải đổi lại cái tên là Hỏa Tinh và Kim Tinh.

Nhưng đó là câu chuyện dành cho những thiên thể chúng ta có thể nhìn thấy được. Vậy còn những thứ chúng ta không thấy được thì sao? Liệu có khi nào ở ngoài kia có những hành tinh không phản sáng, có những ngôi sao không chiếu sáng và có những hành tinh vô hình đang lấp ló đâu đó trong hệ mặt trời thì sao?

Trước khi vào nội dung, chúng ta cần thống nhất một vài khái niệm. Dù các thiên thể hay các Celestial Objects như Mars, Jupiter, Mercury đều đã được công nhận là các hành tinh và nên được gọi bằng cái tên thuần Việt như Hỏa Tinh, Mộc Tinh và Thủy Tinh, nhưng để khán giả có thể bắt kịp nội dung và để câu chuyện được phủ sóng một cách thoải mái nhất, chúng mình vẫn sẽ sử dụng cái tên thân thuộc là Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thủy trong các nội dung này.

Từ khi các nhà thiên văn bắt đầu sử dụng kính viễn vọng để theo dõi các vì sao trên bầu trời, sự phát triển của ngành thiên văn đã nằm ngoài mong đợi của bất cứ ai. Chúng ta nhanh chóng hiểu được cách các ngôi sao hoạt động, cách chúng tạo ra quỹ đạo, trọng lực của chúng, thậm chí còn có thể đoán được đó là ngôi sao hay là hành tinh.

Vào tháng 3 năm 1781, các nhà thiên văn đã dùng kính viễn vọng và đã thống nhất rằng ngôi sao xa xôi có tên Uranus hay Sao Thiên Vương thực chất là một hành tinh, ấn định hành tinh đầu tiên được xác định bởi kính viễn vọng.

Đến đầu thế kỷ 19, chúng ta đã có danh sách các hành tinh bay quanh Mặt Trời gồm cả 4 hòn đá tròn là Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa. Sau đó là các đám mây tròn khổng lồ là Sao Mộc và Sao Thiên Vương.

Tuy nhiên, sau khi theo dõi Thiên Vương đủ lâu, nhà thiên văn có tên Urbain Le Verrier đã thấy rằng quỹ đạo của nó có phần không đúng.

Các nhà thiên văn tính rằng với khối lượng của Thiên Vương, quỹ đạo của nó với mặt trời sẽ phải có hình dạng nhất định, điều mà bao lâu nay vẫn luôn đúng với các hành tinh còn lại trong hệ mặt trời. Tuy nhiên, quỹ đạo Thiên Vương lại có độ lệch tương đối so với phỏng đoán.

Vì lý do đó, vào năm 1841, nhà thiên văn John Couch Adams đã đề xuất rằng có một hành tinh khác, có khối lượng tương đối với Thiên Vương, có quỹ đạo gần Thiên Vương đã gặp Thiên Vương ở đâu đó và làm thay đổi quỹ đạo của nó.

Năm 1845, Urbain Le Verrier đã sử dụng toán học để tiên đoán vị trí của hành tinh vô hình này. Một năm sau, tại phòng quan sát thiên văn tại New Berlin, Johann Galle đã tìm ra được một hành tinh nằm ở sát vị trí Urbain Le Verrier đã tiên đoán.

Việc tìm ra một hành tinh mới hoàn toàn bằng toán học thay vì bằng quan sát đã dấy lên một hồi chuông dành cho các nhà thiên văn. Không phải cái gì chúng ta thấy cũng ở đó và ngược lại, không phải cái gì ở đó cũng có thể được nhìn thấy dễ dàng. Từ đây các nhà thiên văn đã cẩn thận hơn với nghiên cứu của mình, để ý tới từng chi tiết quan sát được về quỹ đạo, khối lượng và các thông tin mình thu thập được qua kính viễn vọng.

Cuối thế kỷ 19, các nhà thiên văn rút ra được rằng, quỹ đạo của Thiên Vương vẫn có sai số. Điều này có nghĩa là ngoài Hải Vương ra, còn có một hành tinh khác đã ảnh hưởng trọng lực tới quỹ đạo của nó.

Và từ đây, hành trình truy tìm hành tinh số 9 đã bắt đầu. Họ gọi nó là hành tinh X.

Quỹ đạo kỳ lạ của Thiên Vương khiến nhiều nhà khoa học có những giả thuyết khác nhau để lý giải cho nó. Tuy nhiên, giả thuyết về hành tinh thứ 9 vẫn đem lại nhiều hy vọng nhất. Từ đây các nhà thiên văn bắt đầu đặt ra các hành tinh giả tưởng.

Nhà thiên văn trường Harvard William Pickering nghĩ rằng hệ mặt trời có rải rác các hành tinh to như Hải Vương đang bay với quỹ đạo có bán kính từ 5 đến 6000 lần so với Trái Đất, được đặt tên theo thứ tự là O, T, Q, R, S, T và U.

Trong khi đó, một nhà đầu tư có tên Percival Lowell lại nghĩ khác. Với đam mê dành cho thiên văn, vào năm 1894, ông Percival Lowell đã đầu tư cho một đài quan sát thiên văn tại Arizona để bắt đầu công cuộc tìm kiếm hành tinh mà ông gọi là hành tinh X.

Công cuộc tìm kiếm này trở thành mục tiêu sống chết của ông và trong năm 1909, ông đã có một số đề xuất về tọa độ khả dĩ cho hành tinh đó.

Trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu, đài quan sát của Lowell đã phát hiện ra hàng tá các tiểu hành tinh quanh hệ mặt trời nhưng không hành tinh nào được công nhận. Đến năm 1916, Percival Lowell qua đời, trong tim vẫn để nguyên đam mê dành cho hành tinh kỳ bí này. Tuy nhiên, điều đáng buồn nhất ở đây là việc đài quan sát đã tìm ra được cái gì đó đặc biệt, một hành tinh mà chính họ cũng không nhận ra tại thời điểm chụp được vào đầu năm 1915, chỉ một năm trước khi ông Lowell qua đời.

Sau sự ra đi của ông Lowell, dự án rơi vào khủng hoảng và Vesto Melvin Slipher, trưởng dự án thời bấy giờ đã giao công cuộc tìm kiếm hành tinh X cho một nhà nghiên cứu trẻ tuổi có tên là Clyde Tombaugh.

Bắt đầu công việc từ năm 1929, hàng ngày Clyde sắp xếp các hình ảnh thu thập được từ kính viễn vọng thành một cặp và so sánh chúng. Thường thì nền vũ trụ sẽ không có chuyển động và những thứ chuyển động sẽ được nhận ra sau khi so sánh hai bức ảnh chụp ở cùng một vị trí. Và cứ thế, sau gần một năm so sánh và sắp xếp hình ảnh, Clyde đã tìm ra được cái gì đó di chuyển vào bộ ảnh lấy từ 23/1 và 29/1. Sau khi so sánh lại với bức ảnh ngày 21/1 thì mọi sự đã rõ.

Sau khi được gửi tới viện quan sát đại học Harvard vào 13/3/1930, hành tinh X của ông Lowell và Clyde đã chính thức được đặt tên.

Sau khi khám phá ra hành tinh mới, nhiều gợi ý khác nhau dành cho cái tên của nó đã được gửi tới. Một số muốn đặt tên nó là Cronus, số khác muốn nó là Minerva. Tuy nhiên, sau cùng thì đài quan sát Lowell chọn cái tên Pluto, dựa trên thần cai quản địa ngục của thần thoại La Mã.

Và để không phải chịu đựng chung số phận với hành tinh có tên Georgium Sidus, đài thiên văn Lowell đã xin phép cả Hội Thiên Văn Hoa Kỳ và Hội Thiên Văn Hoàng Gia Anh để ấn định cho hành tinh này cái tên chính thức là Pluto.

Nếu các bạn đang băn khoăn hành tinh Georgium Sidus là cái gì và tại sao nó lại lạ lẫm thế thì đó chính là tên của Thiên Vương Uranus trong suốt 70 cuộc đời của nó trước khi bị đổi tên.

Giờ sao nữa? Hành tinh đã được xác định, vị trí trên bầu trời cũng đã rõ và Clyde đã hoàn thiện nhiệm vụ của mình. Chúng ta sẽ làm gì tiếp theo?

Như mọi hành tinh khác sau khi được khám phá, các nhà thiên văn sẽ lên kế hoạch để nghiên cứu nó. Từ khi được phát hiện, Sao Diêm Vương vẫn chỉ là một đốm sáng trên trời mà không ai có gì khác để nói về nó. Phải mãi đến những năm 70 của thế kỷ 20, bước tiến tiếp theo dành cho hành tinh xa xôi này mới được xác định.

Năm 1976, nhà thiên văn Dale Cruikshank của NASA đã lắp camera hồng ngoại vào kính viễn vọng và phát hiện ra nhiều điều đáng ngạc nhiên ở sao Diêm Vương.

Nhờ lăng kính hồng ngoại, họ phát hiện ra bề mặt Sao Diêm Vương là một bể methan đóng băng khổng lồ. Ngoài ra, đến năm 1978, họ phát hiện ra thêm là Pluto có hẳn một mặt trăng, một mặt trăng khổng lồ có tên là Charon.

Qua thời gian, các phát hiện thú vị tiếp theo lần lượt xuất hiện. Vào những năm 80, nhờ lần nguyệt thực xảy ra giữa Charon và Pluto mà họ phát hiện ra khối lượng của mặt trăng nhỏ bé này. Charon có kích thước gần bằng một nửa Pluto và vì thế nó đã có trọng trường tương đối lớn với hành tinh mẹ. Từ quan hệ mẹ con khăng khít này mà Pluto và Charon có quỹ đạo đặc biệt không tưởng.

Vì trọng trường của Charon, Pluto không nằm yên trên quỹ đạo quanh mặt trời. Thay vào đó, cả Charon lẫn Pluto đều di chuyển quanh một điểm vô hình và điểm vô hình này mới nằm trên quỹ đạo của Pluto.

Vì lý do này, các nhà thiên văn đã nhận ra Pluto không thể nào là hành tinh thứ 9 có khả năng thao túng trọng trường của cả Hải Vương và Thiên Vương được. Với khối lượng bằng 0.2% Trái Đất, sao Diêm Vương quá nhỏ bé để có thể tác động vào hai hành tinh khí ga khổng lồ kia.

Từ đó, câu chuyện về hành tinh X tiếp tục.

Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là Pluto không còn giá trị gì với câu chuyện của hành tinh thứ 9.

Với khối lượng kỳ lạ và quỹ đạo khác hoàn so với anh chị em khác trong hệ mặt trời, Sao Diêm Vương đem lại cho các nhà thiên văn hy vọng về một loại hành tinh mới, một thế giới hoàn toàn mới mà chúng ta chưa bao giờ nghĩ tới. Nhờ đó, việc nghiên cứu về Pluto vẫn tiếp tục diễn ra và thậm chí còn được đề cao hơn so với những dự án khác.

Năm 1930, ngay sau khi Pluto được khám phá, nhà thiên văn Frederick Leonard đề xuất ý tưởng rằng Pluto chỉ là hành tinh đầu tiên trong chuỗi những hành tinh vô hình khác mà chúng ta chưa khám phá ra. Nhà thiên văn Armin O. Leuschner ủng hộ quan điểm trên và cho rằng anh em của Pluto là những hành tinh có quỹ đạo lớn và mất rất rất nhiều năm mới hoàn thiện một vòng.

Năm 1943, nhà thiên văn Kenneth Edgeworth đề xuất rằng ngoài sao Hải Vương có cả một biển các thiên thể. Đây là những thiên thể quá nhỏ bé để có thể tạo ra trọng trường đủ sức để tạo ra hành tinh. Những thiên thể này chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi trọng lực của Mặt trời và có quỹ đạo đủ lớn để chỉ xuất hiện sâu trong hệ mặt trời vài lần trong vòng đời của nó.

Năm 1951, nhà thiên văn Gerard Kuiper đưa ra giả thuyết rằng những thiên thể đó đến từ thời kỳ sơ khai của hệ mặt trời, khi hệ mặt trời còn chưa hoàn chỉnh. Và ý tưởng đó đã dần được chứng minh qua thời gian khi những thiên thể thú vị như 2060 Chiron và 5145 Pholus bất ngờ xuất hiện giữa quỹ đạo của Sao Thổ và Thiên Vương.

Năm 1988, đội nghiên cứu thiên văn của Scott Tremaine tại Canada đã chỉ ra rằng những thiên thể như Pluto hay Chiron và Pholus không thể nào đến từ đám mây xa vời Oort Cloud vì quỹ đạo của nó không khổng lồ đến mức đó. Vậy nên họ đã đưa ra giả thuyết về khu vực trung gian, một vành đai khổng lồ giữa sao Hải Vương và những gì vô tận ngoài kia. Scott Tremaine sau đó đã đặt tên cho lý thuyết này là vành đai Kuiper, lấy tên của nhà thiên văn vĩ đại Gerard Kuiper.

Trong khi khoa học càng ngày càng phát triển, thiên văn cũng có thêm những tiến triển mới đòi hỏi các nhà khoa học đưa thêm các bài toán khó giải hơn vào cuộc chơi. Vậy nên đến đầu những năm 90, cụ thể là tháng 8 năm 1992, nhà thiên văn Robert Staehle đã liên hệ với ông Clyde giờ đã 86 tuổi, và xin phép ông được thực hiện một chuyến thăm thú với hành tinh nhỏ bé này.

Cuộc gọi đem lại kết quả khả thi và dự án New Horizon đã được khởi động.

Có thể coi là dự án được cấp phép, triển khai và khởi hành nhanh nhất từng có, New Horizon đã vượt qua các dự án khác như du hành lên Mặt Trăng hoặc nghiên cứu Thiên Vương để trở thành dự án chính thức của NASA trong những năm 2000.

Tháng 1 năm 2006, tàu vũ trụ đưa dự án New Horizon vào không gian đã được phóng đi và dự tính con tàu sẽ tiến tới sao Diêm Vương vào năm 2015.

Từ khi được bay ra ngoài vũ trụ cho đến năm 2015, dự án New Horizon hoạt động song song với các nghiên cứu thiên văn dành cho Pluto. Trong những năm đó, các nhà thiên văn đã phát hiện ra 4 mặt trăng khác của Pluto bao gồm Nix, Styx, Kerberos và Hydra.

Sau đó, họ cũng phỏng đoán rằng Pluto chứa 70% là đất đá và 30% là băng, khiến nó bắt đầu bước ra khỏi hàng ngũ các hành tinh và dấn thân vào một danh mục hoàn toàn mới.

Cũng trong năm 2006, các nhà thiên văn đặt vấn đề về khái niệm hành tinh đối với Pluto. Ở đây họ xác định, một thiên thể được gọi là hành tinh chỉ khi nó đáp ứng được cả 3 yếu tố bao gồm:

Với khối lượng nhỏ bé của Pluto, nó không thể quét được các thiên thể ở không gian quanh mình, vậy nên sao Diêm Vương đã mất đi danh hiệu hành tinh. Và những thiên thể tương đương với Pluto như Eris, kẻ suýt nữa được coi là hành tinh thứ 10, đã nghiễm nhiên chẳng còn được gọi là hành tinh nữa.

Mặc dù vậy, điều này khiến cho hành trình của New Horizon càng trở nên thú vị hơn và đặc biệt hơn. Và các nhà khoa học vẫn đang chờ đợi từng ngày, để New Horizon đến với miền vô tận và gửi về những hình ảnh đầu tiên về vành đai này. Vậy chuyện gì đã xảy ra trong năm 2015? Đó sẽ là câu chuyện cho một video khác.

Sao Diêm Vương là một điều kỳ diệu. Từ những phỏng đoán về miền vô tận, các nhà thiên văn đã vô tình tìm ra một thiên thể nhỏ bé ở nơi xa vời. Dù không nghĩ nhiều về nó nhưng Pluto vẫn đem lại món quà khổng lồ là những nghiên cứu về miền xa xôi, hy vọng về một chân trời mới và cả một định nghĩa mới về hành tinh và hành tinh lùn.