Có tám hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta, nhưng một số nhà khoa học cho rằng có thể có hành tinh thứ chín. Đây không chỉ là ý kiến ​​của những người đam mê Sao Diêm Vương - còn có bằng chứng cho thấy có một thế giới rộng lớn chưa được khám phá đang ẩn nấp ở rìa tối của hệ mặt trời. Giờ đây, một nghiên cứu mới phát hiện ra rằng những hiện tượng kỳ lạ ở bên ngoài hệ mặt trời có thể được giải thích bằng một lý thuyết đã được sửa đổi về lực hấp dẫn, một ý tưởng khác về sự tồn tại của vật chất tối.

Vào thế kỷ 19, các nhà thiên văn học đo quỹ đạo của Sao Thiên Vương nhận thấy một số điểm mâu thuẫn giữa các quan sát và dự đoán và kết luận rằng Sao Thiên Vương bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn của một vật thể lớn, chưa được biết đến. Chắc chắn rồi, sao Hải Vương đã sớm được phát hiện.

Năm 2016, các nhà thiên văn học đã đưa ra dự đoán tương tự: Dựa trên mô hình quỹ đạo kỳ lạ của sáu vật thể băng giá trong Vành đai Kuiper, một hành tinh chưa xác định có khối lượng khoảng 10 Trái đất có thể đang bí mật kéo chúng. Bằng chứng sâu hơn từ các thiên thể khác và thậm chí cả độ nghiêng của Mặt trời dường như củng cố thêm suy đoán này.

Tuy nhiên, các nhà khoa học khác đã đề xuất những cách giải thích khác, bao gồm tương tác "xe bội thu" hấp dẫn giữa các hành tinh, các đĩa băng và đá ở xa, và thậm chí cả một lỗ đen nhỏ. Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu đã đưa ra một ý tưởng thậm chí còn táo bạo hơn – xem xét lại chính lý thuyết về lực hấp dẫn.

Điều này không quá đáng như người ta tưởng. Mặc dù định luật vạn vật hấp dẫn của Newton thực hiện tốt công việc giải thích cấu trúc và chuyển động quy mô lớn của vũ trụ, nhưng nó lại không thành công trong một số trường hợp. Trong hơn một thế kỷ, vật chất tối là lựa chọn đầu tiên để lấp đầy những khoảng trống do định luật Newton để lại trong các mô hình vũ trụ của chúng ta. Chất bí ẩn này được cho là tràn ngập vũ trụ, không phản xạ hay phát ra bất kỳ ánh sáng nào và chỉ tương tác với vật chất thông thường thông qua lực hấp dẫn mạnh của nó.

Mặc dù vật chất tối được chấp nhận rộng rãi nhưng nó chưa bao giờ được phát hiện trực tiếp, mặc dù đã có nhiều thí nghiệm tìm kiếm nó. Một số nhà khoa học tin rằng chúng ta có thể cần phải điều chỉnh định luật hấp dẫn của Newton. Ví dụ, ở những gia tốc thấp, tác dụng của trọng lực có thể mạnh hơn mô tả của Newton, loại bỏ nhu cầu về vật chất tối. Mô hình này được gọi là Động lực học Newton cải tiến (MOND), và bằng chứng ủng hộ nó gần đây đã được tìm thấy trong các cụm sao và hơn 150 thiên hà.

Trong một nghiên cứu mới, các nhà vật lý lý thuyết đã áp dụng MOND cho tập dữ liệu trong quá trình tìm kiếm Hành tinh thứ chín. Theo mô hình của họ, nếu MOND hoạt động, quỹ đạo của một số vật thể trong hệ mặt trời bên ngoài sẽ thẳng hàng với trường hấp dẫn của Dải Ngân hà trong hàng triệu năm. Trước sự ngạc nhiên của nhóm nghiên cứu, họ phát hiện ra rằng các cụm quỹ đạo của những vật thể này khớp hoàn toàn với các quan sát về hệ mặt trời.

Harsh Mathur, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: "Thỏa thuận này thật gây sốc. MOND giải thích rất rõ các quan sát tại Dải Ngân hà, nhưng tôi không ngờ nó lại có tác động rõ ràng đến bên ngoài hệ mặt trời."

Mặc dù nghiên cứu này rất hấp dẫn nhưng nhóm thừa nhận rằng tập dữ liệu vẫn còn nhỏ và có nhiều cách giải thích khả dĩ khác. Trong khi đó, việc tìm kiếm vật chất tối và Hành tinh thứ Chín có thể sẽ tiếp tục.

"Dù kết quả thế nào, công trình này nêu bật tiềm năng của hệ mặt trời bên ngoài như một phòng thí nghiệm để kiểm tra lực hấp dẫn và nghiên cứu các câu hỏi cơ bản trong vật lý", Katherine Brown, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết.

Nghiên cứu được công bố trên Acta Astronomica.