Ứng cử viên sáng giá nhất cho Hành tinh Chín khó nắm bắt đã được phát hiện trong hai cuộc khảo sát hồng ngoại sâu được thực hiện cách nhau 23 năm. Nếu vật thể bí ẩn này thực sự là Hành tinh Chín, nó sẽ có khối lượng lớn hơn Sao Hải Vương và hiện cách xa Mặt trời khoảng 700 lần so với Trái đất.
Khả năng có thêm các hành tinh khác trong hệ mặt trời của chúng ta đã được đề xuất nhiều lần, với những cái tên như "Hành tinh X", vì các chuyên gia cho rằng khái niệm về một hành tinh khác trong vùng lân cận vũ trụ của chúng ta có thể giải thích được tính đều đặn được nhận thức trong các vụ tuyệt chủng hàng loạt trên Trái đất. Có lẽ, họ nói, dòng sao chổi định kỳ va chạm với Trái đất bị một hành tinh vô hình đẩy về phía chúng ta. Tuy nhiên, tính chu kỳ được cho là trong các vụ tuyệt chủng hàng loạt đã không được kiểm chứng, và do đó nhu cầu về Hành tinh X cụ thể đó đã không còn nữa. Điều này đưa chúng ta đến Hành tinh Chín.
Hành tinh Chín không liên quan đến khái niệm Hành tinh X, mà được đưa ra vào năm 2016 bởi Michael Brown và Konstantin Batygin của Viện Công nghệ California để giải thích sự tập hợp quỹ đạo bất thường của một số vật thể trong Vành đai Kuiper, chẳng hạn như Sedna. Hành tinh Chín được đề xuất này sẽ có khối lượng lớn hơn Trái đất và quay quanh theo một quỹ đạo cực kỳ lệch tâm, cách Mặt trời hàng trăm đơn vị thiên văn (một đơn vị thiên văn là khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời). Xa như vậy, sẽ cực kỳ khó để phát hiện ra nó.
Tuy nhiên, kỳ vọng là Hành tinh số 9 sẽ xuất hiện sáng hơn trong ánh sáng hồng ngoại trung bình và xa so với ánh sáng khả kiến.
Hiện nay, một nhóm do nhà thiên văn học Terry Long Phan thuộc Đại học Quốc gia Thanh Hoa ở Đài Loan đứng đầu đã nghiên cứu kỹ kho lưu trữ của hai cuộc khảo sát toàn bầu trời bằng tia hồng ngoại xa để tìm kiếm Hành tinh số 9 — và thật đáng kinh ngạc, họ đã tìm thấy thứ có thể là Hành tinh số 9.
Vệ tinh thiên văn hồng ngoại, IRAS, được phóng vào năm 1983 và khảo sát vũ trụ trong gần một năm trước khi ngừng hoạt động. Sau đó, vào năm 2006, Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) đã phóng AKARI, một vệ tinh thiên văn hồng ngoại khác hoạt động từ năm 2006 đến năm 2011.
Nhóm của Phan đang tìm kiếm các vật thể xuất hiện trong cơ sở dữ liệu của IRAS, sau đó dường như đã di chuyển vào thời điểm AKARI xem xét. Lượng chuyển động trên bầu trời sẽ rất nhỏ — khoảng ba phút cung mỗi năm ở khoảng cách xấp xỉ 700 đơn vị thiên văn (AU). Một phút cung bằng 1/60 độ góc.
Nhưng có một chuyển động bổ sung mà nhóm của Phan phải tính đến. Khi Trái đất quay quanh mặt trời, góc nhìn của chúng ta về vị trí của các vật thể rất xa sẽ thay đổi đôi chút trong một hiệu ứng gọi là thị sai. Đây là hiện tượng tương tự như khi bạn đưa ngón trỏ lên mặt, nhắm một mắt và nhìn vào ngón tay, rồi đổi mắt — ngón tay của bạn dường như chuyển động do bạn nhìn nó từ một vị trí hơi khác.
Hành tinh số Chín dường như di chuyển trên bầu trời do thị sai khi Trái Đất chuyển động quanh mặt trời. Vào một ngày cụ thể nào đó, nó có vẻ như ở một vị trí, sau đó sáu tháng sau khi Trái Đất ở phía bên kia của mặt trời, nó sẽ dịch chuyển sang một vị trí khác, có thể là 10 đến 15 phút cung — sau đó, sáu tháng sau đó, nó dường như dịch chuyển trở lại vị trí ban đầu. Để loại bỏ các tác động của thị sai, nhóm của Phan đã tìm kiếm Hành tinh số Chín vào cùng một ngày trong dữ liệu AKARI hàng năm, bởi vì vào bất kỳ ngày nào, nó sẽ xuất hiện ở cùng một vị trí, với độ dịch chuyển thị sai bằng không, hàng năm.
Sau đó, họ cũng xem xét kỹ lưỡng từng vật thể ứng viên mà tìm kiếm của họ đưa ra theo từng giờ. Nếu một ứng cử viên là một vật thể chuyển động nhanh, ở gần, thì chuyển động của nó có thể được phát hiện theo từng giờ và do đó có thể loại trừ được.
Cuộc tìm kiếm cẩn thận này đã dẫn nhóm của Phan đến một vật thể duy nhất, một chấm nhỏ trong dữ liệu hồng ngoại.
Nó xuất hiện ở một vị trí trong hình ảnh năm 1983 của IRAS, mặc dù nó không ở vị trí đó khi AKARI nhìn vào. Tuy nhiên, có một vật thể được AKARI nhìn thấy ở vị trí cách xa 47,4 phút cung không có trong hình ảnh của IRAS và nó nằm trong phạm vi mà Hành tinh Chín có thể đã di chuyển trong khoảng thời gian xen kẽ. Nói cách khác, vật thể này đã di chuyển xa hơn một chút trên quỹ đạo của nó quanh mặt trời trong 23 năm hoặc hơn giữa IRAS và AKARI.
Kiến thức về chuyển động của nó trong khoảng thời gian xen kẽ đó là không đủ để có thể suy rộng quỹ đạo đầy đủ của vật thể, do đó vẫn chưa thể nói chắc chắn liệu đây có phải là Hành tinh số Chín hay không. Đầu tiên, các nhà thiên văn học cần khôi phục nó trong hình ảnh cập nhật hơn.
"Khi chúng ta biết vị trí của ứng cử viên, việc phơi sáng lâu hơn với các kính thiên văn quang học lớn hiện tại có thể phát hiện ra nó", Phan nói với Space.com. "Tuy nhiên, các quan sát tiếp theo bằng kính thiên văn quang học vẫn cần phải bao phủ khoảng ba độ vuông vì Hành tinh số Chín sẽ di chuyển khỏi vị trí mà AKARI phát hiện ra nó vào năm 2006. Điều này có thể thực hiện được bằng một máy ảnh có trường nhìn rộng, chẳng hạn như Máy ảnh năng lượng tối, có trường nhìn ba độ vuông trên kính thiên văn Blanco bốn mét [ở Chile]."
Dựa trên độ sáng của vật thể ứng cử viên trong các hình ảnh của IRAS và AKARI, Phan ước tính rằng vật thể, nếu thực sự là Hành tinh số Chín, phải có khối lượng lớn hơn Sao Hải Vương. Điều này thực sự bất ngờ, vì ông và nhóm của mình đang tìm kiếm một thiên thể có kích thước siêu Trái Đất. Các cuộc khảo sát trước đây của Tàu thám hiểm hồng ngoại trường rộng (WISE) của NASA đã loại trừ bất kỳ hành tinh nào có kích thước Sao Mộc trong phạm vi 256.000 AU và bất kỳ hành tinh nào có kích thước Sao Thổ trong phạm vi 10.000 AU, nhưng một thế giới nhỏ hơn Sao Hải Vương hoặc Sao Thiên Vương vẫn có thể không bị phát hiện. Phan nói với Space.com rằng ông đã tìm kiếm ứng cử viên của mình trong dữ liệu WISE, "nhưng không tìm thấy đối tác thuyết phục nào vì nó đã di chuyển kể từ vị trí năm 2006" và nếu không biết quỹ đạo của nó chính xác hơn, chúng ta không thể nói nó đã di chuyển đến đâu.
Một bí ẩn khác là làm thế nào mà Hành tinh Chín, nếu nó có thật, lại kết thúc trên một quỹ đạo có khả năng đưa nó đến gần tới 280 AU và xa tới 1.120 AU, vượt xa phạm vi của các hành tinh khác. Để so sánh, hành tinh ngoài cùng, sao Hải Vương, cách mặt trời 30 AU (2,8 tỷ dặm, hoặc 4,5 tỷ km). Ở 700 AU, Hành tinh thứ Chín sẽ cách Mặt trời 65 tỷ dặm (105 tỷ km).
"Một khả năng là Hành tinh thứ Chín hình thành gần Mặt trời hơn, có lẽ gần khu vực mà Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương hình thành, và sau đó bị phân tán ra ngoài do lực hấp dẫn bởi một hoặc nhiều hành tinh khổng lồ này trong những ngày đầu của hệ Mặt trời", Phan cho biết.
Ngoài ra, có lẽ đó là một hành tinh lang thang được Mặt trời nhặt lên, có thể là vào đầu lịch sử của hệ Mặt trời khi Mặt trời vẫn còn gần các hành tinh anh chị em của nó và các hành tinh có thể bị đẩy ra và bị các hệ thống khác nhau bắt giữ.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Bằng chứng về Hành tinh thứ Chín được tìm thấy trong các thiên thể băng giá đang lướt qua Sao Hải Vương
— Một 'Hành tinh số Chín' cách xa Trái Đất có thể giải thích hành vi kỳ lạ của các thiên thể băng giá bên ngoài Sao Hải Vương
— Hành tinh số Chín có thực sự tồn tại không?
Đây không phải là lần đầu tiên một ứng cử viên cho Hành tinh số Chín được tìm thấy trong dữ liệu hồng ngoại. Năm 2021, nhà thiên văn học Michael Rowan–Robinson của Đại học Hoàng gia London đã tìm thấy một vật thể trong dữ liệu IRAS có khối lượng ước tính gấp ba đến năm lần khối lượng Trái Đất và gần Mặt Trời hơn nhiều ở khoảng cách khoảng 225 AU. Tuy nhiên, phát hiện này vẫn chưa được xác nhận và chưa được thực hiện trong bất kỳ tập dữ liệu nào khác, chẳng hạn như AKARI. Phan tin rằng ứng cử viên của mình có tuyên bố chính xác hơn nhiều là Hành tinh số Chín vì nó đã được cả IRAS và AKARI phát hiện.
Liệu nó có thực sự là Hành tinh số Chín hay không, chỉ có thời gian mới trả lời được. Với Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman sắp được phóng để thực hiện các cuộc khảo sát sâu có độ phân giải cao về bầu trời, và Đài quan sát Vera C. Rubin dự kiến sẽ nhìn thấy ánh sáng đầu tiên trong năm nay, cũng như sức mạnh của Camera năng lượng tối đã được thiết lập, thì nếu Hành tinh thứ Chín tồn tại, nó sẽ không còn nơi nào để ẩn náu nữa.
Đối tượng ứng cử viên được nhóm của Phan báo cáo trong một bài báo được chấp nhận để xuất bản trên Ấn phẩm của Hiệp hội Thiên văn học Úc.
Khả năng có thêm các hành tinh khác trong hệ mặt trời của chúng ta đã được đề xuất nhiều lần, với những cái tên như "Hành tinh X", vì các chuyên gia cho rằng khái niệm về một hành tinh khác trong vùng lân cận vũ trụ của chúng ta có thể giải thích được tính đều đặn được nhận thức trong các vụ tuyệt chủng hàng loạt trên Trái đất. Có lẽ, họ nói, dòng sao chổi định kỳ va chạm với Trái đất bị một hành tinh vô hình đẩy về phía chúng ta. Tuy nhiên, tính chu kỳ được cho là trong các vụ tuyệt chủng hàng loạt đã không được kiểm chứng, và do đó nhu cầu về Hành tinh X cụ thể đó đã không còn nữa. Điều này đưa chúng ta đến Hành tinh Chín.
Hành tinh Chín không liên quan đến khái niệm Hành tinh X, mà được đưa ra vào năm 2016 bởi Michael Brown và Konstantin Batygin của Viện Công nghệ California để giải thích sự tập hợp quỹ đạo bất thường của một số vật thể trong Vành đai Kuiper, chẳng hạn như Sedna. Hành tinh Chín được đề xuất này sẽ có khối lượng lớn hơn Trái đất và quay quanh theo một quỹ đạo cực kỳ lệch tâm, cách Mặt trời hàng trăm đơn vị thiên văn (một đơn vị thiên văn là khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời). Xa như vậy, sẽ cực kỳ khó để phát hiện ra nó.
Tuy nhiên, kỳ vọng là Hành tinh số 9 sẽ xuất hiện sáng hơn trong ánh sáng hồng ngoại trung bình và xa so với ánh sáng khả kiến.
Hiện nay, một nhóm do nhà thiên văn học Terry Long Phan thuộc Đại học Quốc gia Thanh Hoa ở Đài Loan đứng đầu đã nghiên cứu kỹ kho lưu trữ của hai cuộc khảo sát toàn bầu trời bằng tia hồng ngoại xa để tìm kiếm Hành tinh số 9 — và thật đáng kinh ngạc, họ đã tìm thấy thứ có thể là Hành tinh số 9.
Vệ tinh thiên văn hồng ngoại, IRAS, được phóng vào năm 1983 và khảo sát vũ trụ trong gần một năm trước khi ngừng hoạt động. Sau đó, vào năm 2006, Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) đã phóng AKARI, một vệ tinh thiên văn hồng ngoại khác hoạt động từ năm 2006 đến năm 2011.
Nhóm của Phan đang tìm kiếm các vật thể xuất hiện trong cơ sở dữ liệu của IRAS, sau đó dường như đã di chuyển vào thời điểm AKARI xem xét. Lượng chuyển động trên bầu trời sẽ rất nhỏ — khoảng ba phút cung mỗi năm ở khoảng cách xấp xỉ 700 đơn vị thiên văn (AU). Một phút cung bằng 1/60 độ góc.
Nhưng có một chuyển động bổ sung mà nhóm của Phan phải tính đến. Khi Trái đất quay quanh mặt trời, góc nhìn của chúng ta về vị trí của các vật thể rất xa sẽ thay đổi đôi chút trong một hiệu ứng gọi là thị sai. Đây là hiện tượng tương tự như khi bạn đưa ngón trỏ lên mặt, nhắm một mắt và nhìn vào ngón tay, rồi đổi mắt — ngón tay của bạn dường như chuyển động do bạn nhìn nó từ một vị trí hơi khác.
Hành tinh số Chín dường như di chuyển trên bầu trời do thị sai khi Trái Đất chuyển động quanh mặt trời. Vào một ngày cụ thể nào đó, nó có vẻ như ở một vị trí, sau đó sáu tháng sau khi Trái Đất ở phía bên kia của mặt trời, nó sẽ dịch chuyển sang một vị trí khác, có thể là 10 đến 15 phút cung — sau đó, sáu tháng sau đó, nó dường như dịch chuyển trở lại vị trí ban đầu. Để loại bỏ các tác động của thị sai, nhóm của Phan đã tìm kiếm Hành tinh số Chín vào cùng một ngày trong dữ liệu AKARI hàng năm, bởi vì vào bất kỳ ngày nào, nó sẽ xuất hiện ở cùng một vị trí, với độ dịch chuyển thị sai bằng không, hàng năm.
Sau đó, họ cũng xem xét kỹ lưỡng từng vật thể ứng viên mà tìm kiếm của họ đưa ra theo từng giờ. Nếu một ứng cử viên là một vật thể chuyển động nhanh, ở gần, thì chuyển động của nó có thể được phát hiện theo từng giờ và do đó có thể loại trừ được.
Cuộc tìm kiếm cẩn thận này đã dẫn nhóm của Phan đến một vật thể duy nhất, một chấm nhỏ trong dữ liệu hồng ngoại.
Nó xuất hiện ở một vị trí trong hình ảnh năm 1983 của IRAS, mặc dù nó không ở vị trí đó khi AKARI nhìn vào. Tuy nhiên, có một vật thể được AKARI nhìn thấy ở vị trí cách xa 47,4 phút cung không có trong hình ảnh của IRAS và nó nằm trong phạm vi mà Hành tinh Chín có thể đã di chuyển trong khoảng thời gian xen kẽ. Nói cách khác, vật thể này đã di chuyển xa hơn một chút trên quỹ đạo của nó quanh mặt trời trong 23 năm hoặc hơn giữa IRAS và AKARI.
Kiến thức về chuyển động của nó trong khoảng thời gian xen kẽ đó là không đủ để có thể suy rộng quỹ đạo đầy đủ của vật thể, do đó vẫn chưa thể nói chắc chắn liệu đây có phải là Hành tinh số Chín hay không. Đầu tiên, các nhà thiên văn học cần khôi phục nó trong hình ảnh cập nhật hơn.
"Khi chúng ta biết vị trí của ứng cử viên, việc phơi sáng lâu hơn với các kính thiên văn quang học lớn hiện tại có thể phát hiện ra nó", Phan nói với Space.com. "Tuy nhiên, các quan sát tiếp theo bằng kính thiên văn quang học vẫn cần phải bao phủ khoảng ba độ vuông vì Hành tinh số Chín sẽ di chuyển khỏi vị trí mà AKARI phát hiện ra nó vào năm 2006. Điều này có thể thực hiện được bằng một máy ảnh có trường nhìn rộng, chẳng hạn như Máy ảnh năng lượng tối, có trường nhìn ba độ vuông trên kính thiên văn Blanco bốn mét [ở Chile]."
Dựa trên độ sáng của vật thể ứng cử viên trong các hình ảnh của IRAS và AKARI, Phan ước tính rằng vật thể, nếu thực sự là Hành tinh số Chín, phải có khối lượng lớn hơn Sao Hải Vương. Điều này thực sự bất ngờ, vì ông và nhóm của mình đang tìm kiếm một thiên thể có kích thước siêu Trái Đất. Các cuộc khảo sát trước đây của Tàu thám hiểm hồng ngoại trường rộng (WISE) của NASA đã loại trừ bất kỳ hành tinh nào có kích thước Sao Mộc trong phạm vi 256.000 AU và bất kỳ hành tinh nào có kích thước Sao Thổ trong phạm vi 10.000 AU, nhưng một thế giới nhỏ hơn Sao Hải Vương hoặc Sao Thiên Vương vẫn có thể không bị phát hiện. Phan nói với Space.com rằng ông đã tìm kiếm ứng cử viên của mình trong dữ liệu WISE, "nhưng không tìm thấy đối tác thuyết phục nào vì nó đã di chuyển kể từ vị trí năm 2006" và nếu không biết quỹ đạo của nó chính xác hơn, chúng ta không thể nói nó đã di chuyển đến đâu.
Một bí ẩn khác là làm thế nào mà Hành tinh Chín, nếu nó có thật, lại kết thúc trên một quỹ đạo có khả năng đưa nó đến gần tới 280 AU và xa tới 1.120 AU, vượt xa phạm vi của các hành tinh khác. Để so sánh, hành tinh ngoài cùng, sao Hải Vương, cách mặt trời 30 AU (2,8 tỷ dặm, hoặc 4,5 tỷ km). Ở 700 AU, Hành tinh thứ Chín sẽ cách Mặt trời 65 tỷ dặm (105 tỷ km).
"Một khả năng là Hành tinh thứ Chín hình thành gần Mặt trời hơn, có lẽ gần khu vực mà Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương hình thành, và sau đó bị phân tán ra ngoài do lực hấp dẫn bởi một hoặc nhiều hành tinh khổng lồ này trong những ngày đầu của hệ Mặt trời", Phan cho biết.
Ngoài ra, có lẽ đó là một hành tinh lang thang được Mặt trời nhặt lên, có thể là vào đầu lịch sử của hệ Mặt trời khi Mặt trời vẫn còn gần các hành tinh anh chị em của nó và các hành tinh có thể bị đẩy ra và bị các hệ thống khác nhau bắt giữ.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Bằng chứng về Hành tinh thứ Chín được tìm thấy trong các thiên thể băng giá đang lướt qua Sao Hải Vương
— Một 'Hành tinh số Chín' cách xa Trái Đất có thể giải thích hành vi kỳ lạ của các thiên thể băng giá bên ngoài Sao Hải Vương
— Hành tinh số Chín có thực sự tồn tại không?
Đây không phải là lần đầu tiên một ứng cử viên cho Hành tinh số Chín được tìm thấy trong dữ liệu hồng ngoại. Năm 2021, nhà thiên văn học Michael Rowan–Robinson của Đại học Hoàng gia London đã tìm thấy một vật thể trong dữ liệu IRAS có khối lượng ước tính gấp ba đến năm lần khối lượng Trái Đất và gần Mặt Trời hơn nhiều ở khoảng cách khoảng 225 AU. Tuy nhiên, phát hiện này vẫn chưa được xác nhận và chưa được thực hiện trong bất kỳ tập dữ liệu nào khác, chẳng hạn như AKARI. Phan tin rằng ứng cử viên của mình có tuyên bố chính xác hơn nhiều là Hành tinh số Chín vì nó đã được cả IRAS và AKARI phát hiện.
Liệu nó có thực sự là Hành tinh số Chín hay không, chỉ có thời gian mới trả lời được. Với Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman sắp được phóng để thực hiện các cuộc khảo sát sâu có độ phân giải cao về bầu trời, và Đài quan sát Vera C. Rubin dự kiến sẽ nhìn thấy ánh sáng đầu tiên trong năm nay, cũng như sức mạnh của Camera năng lượng tối đã được thiết lập, thì nếu Hành tinh thứ Chín tồn tại, nó sẽ không còn nơi nào để ẩn náu nữa.
Đối tượng ứng cử viên được nhóm của Phan báo cáo trong một bài báo được chấp nhận để xuất bản trên Ấn phẩm của Hiệp hội Thiên văn học Úc.