Trong nhiều thế kỷ, các nhà thiên văn học đã suy đoán rằng Hệ Mặt Trời chứa các hành tinh chưa được khám phá hết, chúng quay quanh ngôi sao chủ ở những quỹ đạo xa xôi, tối tăm vùng rìa Thái Dương Hệ.
Khi phát hiện những tác động của lực hấp dẫn lên các vật thể nhỏ hơn xung quanh, giới thiên văn học buộc phải tìm ra "thủ phạm". Cả Hải Vương tinh và Diêm Vương tinh đều được tìm ra theo cách này.
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. Nhà thiên văn học trẻ người Pháp Urbain Le Verrier (1811-1877) 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. Ngày 2/9/1846, nhờ có sự quan sát giúp đỡ của nhà thiên văn học người Đức Johann Galle, Urbain Le Verrier đã tìm ra Hải Vương tinh.
Đến năm 1930, nhà thiên văn học người Mỹ Clyde Tombaugh (1906-1997) tìm ra Diêm Vương tinh và trong suốt 76 năm (1930-2006), thế giới công nhận sao Diêm Vương là hành tinh thứ 9 trong Hệ Mặt Trời. Tuy nhiên, đến năm 2006, do phát hiện Diêm Vương tinh thiếu 1 trong 3 điều kiện của một hành tinh, Hiệp hội Thiên văn Quốc tế (IAU) chính thức "hạ cấp" sao Diêm Vương (Pluto) từ một hành tinh xuống hành tinh lùn (đọc chi tiết).
Như vậy, Thái Dương Hệ chỉ còn 8 hành tinh. Đến nay, giới thiên văn học vẫn không ngừng săn tìm Hành tinh thứ 9. Đó cũng là câu đố thách thức các nhà khoa học hiện đại.
PLANET 9 HAY LỖ ĐEN NGUYÊN THỦY NGAY TẠI HỆ MẶT TRỜI?Trong một thời gian, giới khoa học đã thu thập bằng chứng về một hành tinh to lớn phải quay quanh Mặt Trời ở khoảng cách khoảng 500 đơn vị thiên văn (AU), tương đương 70 tỷ km.
Bằng chứng đến từ quỹ đạo của các vật thể băng giá trong Vành đai Kuiper bên ngoài sao Hải Vương. Những vật thể này dường như tụ lại với nhau theo những cách chỉ có thể được giải thích được rằng chúng bị một vật thể khổng lồ điều khiển.
Vật thể khổng lồ này - được giới khoa học đặt tên là Hành tinh thứ 9 (Planet Nine) - nếu tồn tại, nó phải có khối lượng từ 5 đến 10 lần khối lượng Trái Đất, nhưng nó ở quá xa so với hành tinh của chúng ta để quan sát.
Nhưng có một lý do khác khiến Planet Nine có thể khó nhìn thấy: Bởi vì Hành tinh thứ 9 có thể hoàn toàn không phải là một hành tinh. Thay vào đó, các nhà thiên văn học đưa ra một khả năng là nó có thể là một lỗ đen nguyên thủy, còn sót lại từ Vụ nổ lớn (Big Bang) nhưng bị Mặt Trời giữ lại trong quỹ đạo của ngôi sao.
Câu đố là làm sao để tìm ra lỗ đen nguyên thủy này.
Hình ảnh Hệ Mặt Trời với ngôi sao chủ (Mặt Trời), các hành tinh, vệ tinh, tiểu hành tinh, vật thể, vành đai Kuiper... Nguồn: ScienceABC
Ed Witten, nhà vật lý học tại Viện nghiên cứu cao cấp ở Princeton, New Jersey, Mỹ đưa ra ý tưởng đó là tìm kiếm lực hấp dẫn, bởi lỗ đen này phải tác động lên bất cứ thứ gì đi qua gần nó. Vì vậy, Ed Witten đề xuất phóng một tàu vũ trụ nano (Nano Spacecraft) theo hướng nghi ngờ sự tồn tại của lỗ đen ở Vành đai Kuiper rồi sau đó tìm kiếm sai lệch đáng ngờ nào từ quỹ đạo dự kiến của các vật thể quanh lỗ đen này.
Ed Witten không phải là người đầu tiên tưởng tượng ra tiềm năng khám phá liên hành tinh của tàu vũ trụ nano. Nhiều nhà khoa học và người có tầm nhìn khác nhau đã nghiên cứu ý tưởng sử dụng chùm tia laser mặt đất mạnh mẽ để đẩy tàu vũ trụ nano về phía các ngôi sao.
SỨC MẠNH TỪ TRÁI ĐẤT: DI CHUYỂN TÀU VŨ TRỤ VỚI TỐC ĐỘ 1/5 ÁNH SÁNG?Lợi thế lớn là các tàu vũ trụ nano nhỏ như vậy là không cần phải mang theo nhiên liệu của riêng chúng mà thay vào đó sẽ di chuyển bằng laser được tạo ra trên Trái Đất. Tia laser này có thể tăng tốc chúng liên tục trong thời gian dài, cho phép chúng đạt vận tốc khổng lồ bằng 1/5 tốc độ ánh sáng.
Để tìm kiếm Planet Nine, tàu vũ trụ nano cần phải đạt vận tốc ít nhất là hàng trăm km mỗi giây, Ed Witten nói thêm rằng với tốc độ như vậy sẽ cho phép tàu vũ trụ nano di chuyển 500 đơn vị thiên văn (AU) trong thời gian 10 năm. Nghĩa là trong 10 năm, tàu vũ trụ nano sẽ di chuyển được quãng đường 70 tỷ km.
Không chỉ có tốc độ di chuyển nhanh, tàu vũ trụ nano còn có một lợi thế là nhỏ gọn. Ed Witten đề xuất có thể phóng hàng trăm tàu vũ trụ nano về phía lỗ đen nguyên thủy để có thể quan sát được mọi thay đổi trong quỹ đạo của nó.
Một sứ mệnh như vậy sẽ là một thách thức đáng kể. Hiện tại, nổi tiếng nhất là Đột phá Starshot (Breakthrough Starshot) - một sáng kiến trị giá 100 triệu USD để phát triển và thử nghiệm công nghệ có khả năng phóng tàu vũ trụ nano bằng laser đến các hệ thống sao gần đó (liên sao). Mục tiêu của dự án là để đặt nền móng cho một nhiệm vụ bay đến hệ thống sao đôi Alpha Centauri (nằm ở phía nam chòm sao Nhân Mã).
Hành tinh 9 có phải là một hố đen nguyên thủy? Đây là vấn đề giới nghiên cứu đang phải làm rõ. Nguồn: Internet
Tính toán của nhà khoa học tên lửa người Anh Kevin Parkin cho thấy chi phí cho một nhiệm vụ như vậy sẽ tương đương với các nhiệm vụ trị giá 1 tỷ USD mà NASA đã thực hiện nhiều lần.
Tuy nhiên, hầu hết mọi phần của nhiệm vụ như vậy sẽ là một thách thức, từ việc phát triển một loại laser có khả năng cung cấp lực đẩy cực mạnh để tàu vũ trụ nano di chuyển với tốc độ 1/5 tốc độ ánh sáng, đến việc thiết kế một con chip có khả năng chuyển dữ liệu trở lại Trái Đất.
Điều đó yêu cầu tàu vũ trụ nano mang đồng hồ trên tàu có độ chính xác cao trong phạm vi tải trọng được đo bằng gam. Đây cũng có thể là trở ngại lớn nhất đối với dự án này, ông Ed Witten nói.
Nhưng chắc chắn các nhà khoa học có động lực để cố gắng. Việc phát hiện ra một lỗ đen quay quanh Mặt Trời sẽ là một "giải Oscar thiên văn" cho bất kỳ ai đảm nhận một sứ mệnh như vậy.
"Tàu vũ trụ nano có thể là cơ hội cuối cùng để khám phá một vật thể chưa biết đang quay quanh ngôi sao chủ (Mặt Trời) của chúng ta." - Ed Witten kết luận.
Bài viết sử dụng nguồn: Discover Magazine
* Đọc bài cùng tác giả Trang Ly tại đây.