Hệ mặt trời chúng ta chính thức có tám hành tinh, nhưng một số nhà khoa học cho rằng có thể có một hành tinh thứ chín. Và đó không chỉ là những người hâm mộ Pluto – bằng chứng cho thấy có một thế giới khổng lồ chưa được khám phá ẩn nấp ở ngoại vi tối tăm đó. Bây giờ, một nghiên cứu mới đã phát hiện ra rằng các kỳ quan ở ngoại cảnh hệ mặt trời có thể được giải thích bằng các lý thuyết sửa đổi về trọng lực, một ý tưởng thay thế cho chất bóng tối.
Vào thế kỷ 19, những nhà thiên văn đo lường quỹ đạo của Uranus đã nhận thấy một số không nhất quán giữa các quan sát và dự đoán, và kết luận rằng nó đang bị ảnh hưởng bởi trọng lực của một cơ thể lớn không nhìn thấy. Dĩ nhiên, sau đó hành tinh Neptune đã sớm được phát hiện.
Năm 2016, các nhà thiên văn đã đưa ra dự đoán tương tự: dựa trên các mô hình quỹ đạo kỳ cục của sáu vật thể đáng lạ ở vùng đai Kuiper, một hành tinh không xác định với khối lượng khoảng 10 lần Trái đất có thể đang kéo chúng từ bóng tối. Bằng chứng tiếp theo từ các vật thể khác và thậm chí là góc nghiêng của Mặt Trời dường như đã làm mạnh thêm vị thế.
Tuy nhiên, các nhà khoa học khác đã đưa ra giải thích thay thế, bao gồm tương tác trọng lực giữa các hành tinh, một đĩa xa với đá và băng, và thậm chí là một lỗ đen mini. Và bây giờ, một nhóm nghiên cứu đã đưa ra một ý tưởng còn hoang dã hơn – sửa đổi lý thuyết về trọng lực chính nó.
Điều này không phải là một quảng cáo hống hách như nó có vẻ. Trong khi luật về trọng lực toàn cầu của Newton vẫn giữ chặt để giải thích cấu trúc và chuyển động của vũ trụ ở quy mô lớn khá tốt, nó vẫn không đủ mạnh mẽ trong một số tình huống. Trong hơn một thế kỷ, chất bóng tối đã trở thành công cụ được ưa chuộng để điền vào những khoảng trống mà luật Newton để lại trong các mô hình vũ trụ của chúng ta. Chất bí ẩn này được cho là lan tỏa trong vũ trụ, không phản ánh hoặc phát ra bất kỳ ánh sáng nào và chỉ tương tác với vật chất thông thường thông qua trọng lực mạnh của nó.
Dù được chấp nhận rộng rãi như thế nào, chất bóng tối vẫn chưa bao giờ được phát hiện trực tiếp mặc dù nhiều thí nghiệm đã tìm kiếm nó. Một số nhà khoa học đề xuất rằng thay vào đó, chúng ta có thể cần điều chỉnh luật về trọng lực của Newton. Ví dụ, tác động của trọng lực có thể mạnh hơn ở gia tốc thấp hơn so với mô tả của Newton, điều này sẽ hủy bỏ sự cần đến chất bóng tối. Mô hình này được biết đến là Modified Newtonian dynamics (MOND), và dữ liệu hỗ trợ nó đã được phát hiện gần đây trong cụm sao và hơn 150 thiên hà.
Trong một nghiên cứu mới, các nhà vật lý lý thuyết đã áp dụng MOND vào bộ dữ liệu được sử dụng trong cuộc săn lùng hành tinh thứ Chín. Theo mô hình của họ, nếu MOND đang hoạt động, thì quỹ đạo của một số vật thể ở ngoại cảnh hệ mặt trời sẽ, qua hàng triệu năm, chuyển vào sự căn chỉnh với trường trọng lực của dải đỏ ngân hà. Và làm cho đội ngũ kinh ngạc, họ phát hiện rằng sự tập trung của các quỹ đạo cho những vật thể này chính xác phù hợp với quan sát trong hệ mặt trời của chúng ta.
“Sự căn chỉnh là ấn tượng,” nói Harsh Mathur, cộng tác viên của nghiên cứu. “MOND thực sự tốt trong việc giải thích các quan sát trên quy mô của dải đỏ ngân hà, nhưng tôi không ngờ rằng nó sẽ có ảnh hưởng đáng kể đến ngoại cảnh hệ mặt trời.”
Mặc dù nghiên cứu này rất hấp dẫn, nhóm nghiên cứu nhận thức rằng bộ dữ liệu này khá nhỏ, và vẫn còn nhiều giả thuyết khác có thể. Trong thời gian này, cuộc săn lùng cả chất bóng tối và hành tinh thứ Chín có lẽ sẽ tiếp tục.
“Bất kể kết quả là gì, công việc này đều làm nổi bật khả năng sử dụng ngoại cảnh hệ mặt trời như một phòng thí nghiệm để kiểm tra trọng lực và nghiên cứu vấn đề cơ bản của vật lý,” nói Katherine Brown, cộng tác viên của nghiên cứu.