Cộng đồng thiên văn học và thông tin học cần định nghĩa mới về hành tinh

Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Khoa học Hành tinh gần đây có khả năng thách thức định nghĩa lâu đời được đưa ra bởi Liên minh Thiên văn Quốc tế (IAU), cơ quan đã thành lập Nghị quyết B5 của IAU vào năm 2006, dẫn đến việc giáng sao Diêm Vương từ một ‘hành tinh’ thành một ‘ hành tinh lùn’.

Việc định nghĩa hành tinh năm 2006 đã bộc lộ nhiều bất cập

IAU được thành lập vào ngày 28 tháng 7 năm 1919 tại Brussels, Bỉ với mục tiêu thúc đẩy và cải thiện mọi khía cạnh của thiên văn học, bao gồm nghiên cứu khoa học, tiếp cận cộng đồng và giáo dục toàn cầu.

Tính đến tháng 5 năm 2024, IAU bao gồm 92 quốc gia và 12.738 thành viên. IAU đã tổ chức 32 Đại hội đồng trong suốt lịch sử của mình với mục tiêu thiết lập các giao thức khoa học. Trong trường hợp với các hành tinh, IAU đã đưa ra một định nghĩa mới trong Đại hội đồng lần thứ 26 được tổ chức vào năm 2006. Từ định nghĩa đó, NASA đến nay đã xác nhận sự tồn tại của 5.690 ngoại hành tinh và con số này tiếp tục tăng với tốc độ ổn định hằng ngày, điều đó có nghĩa là số lượng ngoại hành tinh quay quanh nhiều ngôi sao cũng sẽ tăng lên.

Từ đó, định nghĩa năm 2006 đã bộc lộ những bất cập. Do vậy, một định nghĩa mới về một hành tinh có thể cung cấp một khuôn khổ tốt hơn để xác định và mô tả đặc điểm của các ngoại hành tinh cũng như các vệ tinh tương ứng của chúng (exomooon) khi chúng ta tiếp tục khám phá vũ trụ.

Trược thực tế đó, Universe Today đã thảo luận với tác giả chính của nghiên cứu về định nghĩa mới cho hành tinh, Tiến sĩ Jean-Luc Margot, giáo sư tại Khoa Khoa học Trái đất, Hành tinh và Không gian tại Đại học California, Los Angeles, về tầm quan trọng, ý nghĩa đằng sau công trình cũng như những bước cần tiến hành để IAU thực hiện định nghĩa mới.

Vì sao cần định nghĩa mới?

Tiến sĩ Margot nói với Universe Today: “Nghị quyết B5 của IAU có vấn đề – nó mơ hồ và không tính tới các ngoại hành tinh – và các vấn đề sẽ không tự biến mất”.

“Cộng đồng thiên văn và công chúng xứng đáng có được những định nghĩa tốt hơn cho các thuật ngữ vật lý thiên văn quan trọng như ‘hành tinh’ và ‘vệ tinh’. Chúng ta đã có 18 năm để xác định các vấn đề và xem xét các giải pháp khả thi. Có nhiều lý do chính đáng để tin rằng trong 2024 chúng ta được trang bị tốt hơn so với năm 2006 để từ đó tạo ra kết quả tốt”

Theo Nghị quyết B5 của IAU, định nghĩa hiện tại về một hành tinh như sau:

(a) ở trên quỹ đạo quanh Mặt trời:

(b) có khối lượng đủ lớn để lực hấp dẫn nội tại có thể giúp ép nó đạt dạng cân bằng thủy tĩnh (hình cầu);

(c) phát quang khu vực xung quanh quỹ đạo của nó.

Thật không may, điều này dẫn đến việc Sao Diêm Vương bị giáng cấp từ một hành tinh xuống hành tinh lùn vì nó không đáp ứng tiêu chí (c).

Ngoài ra, Nghị quyết B5 của IAU tự giới hạn ở các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta, tức là chỉ tính đến các hành tinh trong hệ thống sao đơn. Ngược lại, khoảng 50 ngoại hành tinh đã được xác nhận quay quanh sao chủ trong hệ thống sao đôi. Do đó, một định nghĩa IAU mới gồm cả các ngoại hành tinh có thể giúp thiết lập một tập xác định tốt hơn cho các hành tinh trong vũ trụ.

Trong khi Nghị quyết B5 của IAU được coi là một định nghĩa định tính cho các hành tinh, nghiên cứu gần đây này đã cố gắng phát triển một định nghĩa mang tính định lượng hơn áp dụng cho cả bên trong và ngoài Hệ mặt trời của chúng ta.

Để thực hiện điều này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một loạt phương trình để tính toán “khả năng dọn sạch một vùng” của một vật thể hành t.inh t.rùng với tiêu chí (c) trong Nghị quyết B5 của IAU, với mục tiêu xác định kích cỡ gần đúng mà một vật thể hành tinh cần phải có để “phát quang một khu vực”.

Các phương trình bổ sung cũng được sử dụng để xác định sự khác biệt giữa một hành tinh và một vệ tinh. Vì vậy, một số kết quả quan trọng nhất từ nghiên cứu này là gì?

Tiến sĩ Margot nói với Universe Today: “Chúng tôi đề xuất rằng các vật thể hành tinh có thể được phân loại dựa trên các đặc tính có thể dễ dàng đo lường được: các yếu tố quỹ đạo và khối lượng”.

Theo đề xuất mới, hành tinh là một thiên thể đáp ứng 3 tiêu chí sau:

(a) quay quanh một hoặc nhiều ngôi sao, sao lùn nâu hoặc tàn tích của sao;

(b) nặng hơn 10^23 kg;

(c) có khối lượng nhỏ hơn 13 lần khối lượng Sao Mộc (2,5 10^28 kg).

Vệ tinh là một thiên thể quay quanh một hành tinh.

Vậy ý nghĩa đằng sau nghiên cứu này là gì?

Như đã lưu ý, động cơ của nghiên cứu này bắt nguồn từ Nghị quyết B5 của IAU năm 2006 nhằm thiết lập một định nghĩa mới về hành tinh, dẫn đến việc sao Diêm Vương bị giáng cấp từ hành tinh thành hành tinh lùn dựa trên các tiêu chí mới ở thời điểm đó.

Điều này ngay lập tức vấp phải sự hoài nghi từ cộng đồng khoa học. Sự phản kháng này cũng được thấy trong chính trị khi một số chính quyền tiểu bang, bao gồm California, New Mexico và Illinois, đã công khai phản đối việc hạ bệ sao Diên vương. Vì vậy, theo quan điểm của Tiến sĩ Margot, sao Diêm Vương có nên được phân loại lại thành một hành tinh?

Tiến sĩ Margot nói với Universe Today: “Sao Diêm Vương là một hành tinh tuyệt vời đáng để khám phá. Tuy nhiên, thật vô nghĩa khi phân biệt sao Diêm Vương với tám hành tinh còn lại trong Hệ mặt trời. Người ta có thể có những lo ngại chính đáng về phạm vi và độ chính xác trong định nghĩa hành tinh của IAU năm 2006. Thế nhưng, công việc của chúng tôi không tập trung vào sao Diêm Vương mà thay vào đó là định lượng và khái quát hóa định nghĩa về hành tinh”.

Theo Tiến sĩ Margot, nghiên cứu mới có thể giúp thiết lập nguyên tắc bằng cách phát triển phương pháp định lượng để xác định các hành tinh và vệ tinh cả trong Hệ mặt trời của chúng ta. Hơn thế nữa, điều này có thể giúp định hình sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ và vị trí của chúng ta trong đó. Ngoài ra, việc sử dụng toán học để thiết lập một định nghĩa mới cũng có thể loại bỏ mọi tính chủ quan trong việc xác định các hành tinh.