Các phép tính do một nhà vật lí ở Italy thực
hiện cho thấy Mặt trời đang nuốt lấy những lượng đáng kể vật chất tối
và hoạt động này đang gây ra những thay đổi có thể quan sát được đối
với quỹ đạo của Trái đất. Nghiên cứu mới nhất này tiên đoán rằng trong
vài tỉ năm tới, quỹ đạo của các hành tinh sẽ co lại đáng kể, khoảng
cách từ Trái đất đến Mặt trời giảm đi một nửa ứng với khoảng thời gian
này. Các nhà vật lí tin rằng chừng 23% thành phần khối
lượng-năng lượng của vũ trụ cấu thành từ vật chất tối, một chất không
phát sáng tương tác hấp dẫn với vật chất bình thường. Vật chất tối này
phân tán khắp vũ trụ nhưng co cụm lại với nhau ở mật độ cao hơn trong
vùng phụ cận của những vật thể nhìn thấy, do đó hình thành nên một “cái
quầng” xung quanh Dải Ngân hà. Một số nhà nghiên cứu còn tin rằng hệ
mặt trời là ngôi nhà cho một cụm vật chất tối đặc biệt đậm đặc.

[You must be registered and logged in to see this image.]

Mặt trời nhìn qua kính thiên văn vũ trụ SOHO: quỹ đạo của Trái đất có bị ảnh hưởng bởi cơn đói vật chất tối của ngôi sao này hay không? (Ảnh: NASA)

Nhà vật lí người Italy Lorenzo Iorio đã tính ra những ảnh hưởng của vật
chất tối này lên quỹ đạo của các hành tinh. Để làm như vậy, ông giả sử
rằng từ 2 đến 5% khối lượng Mặt trời là dạng vật chất tối, một giới hạn
trên đặt ra bởi những phép đo các tính chất, thí dụ như độ sáng và
thông lượng năng lượng của Mặt trời, và rằng Mặt trời đã tích góp vật
chất tối này liên tục trong hơn 4,5 tỉ năm lịch sử của nó khi nó chuyển
động qua quầng thiên hà. Những giả thiết này dẫn đến một sự tăng chút
ít khối lượng Mặt trời lên khoảng một phần 10¹² mỗi năm.

Trước tiên, Iorio tính xem các hành tinh ở cách Mặt trời bao xa lúc ra
đời hệ mặt trời cách nay 4,5 tỉ năm trước. Những hành tinh ngoài cùng,
ông kết luận, bị dịch chuyển đi nhiều nhất từ vị trí hiện nay của
chúng, bán kính quỹ đạo của Hải vương tinh, chẳng hạn, lớn hơn tới 10
đơn vị thiên văn (1 đơn vị thiên văn xấp xỉ bằng bán trục lớn của Trái
đất, chừng 150 triệu kilo mét). Trái đất, trái lại, không nằm xa hơn
hiện nay 0,32 đơn vị thiên văn. Iorio cũng tính xem quỹ đạo của
các hành tinh sẽ co lại bao nhiêu vào lúc Mặt trời được cho là đạt tới
kích cỡ tối đa của nó là một sao kềnh đỏ, trong thời gian chừng 7,5 tỉ
năm. Ông tính được Hải vương tinh có thể ở gần hơn chừng 16 đơn vị
thiên văn, còn bán kính quỹ đạo của Trái đất có thể bị chia hai. Được
biết hiện nay có sự bất đồng giữa các nhà thiên văn học rằng có hay
không quỹ đạo của Trái đất sẽ bị nhận chìm bởi Mặt trời đang nở ra,
Iorio nói rằng ảnh hưởng của vật chất tối hệ mặt trời sẽ làm tăng thêm
xác suất của sự xâm lấn này.

Vừa vặn phù hợp với quan sát Một tác dụng phản trực giác của sự co lại quỹ đạo Trái đất, theo mô
phỏng của Iorio, là bán trục lớn của Trái đất thật ra sẽ tăng lên chừng
2-5 cm mỗi năm. Ông nói điều này có thể xảy ra vì vật chất tối hệ mặt
trời làm cho đường đi của quỹ đạo Trái đất liên tục co lại và do đó chỉ
gần đúng là một elip. Cho nên trong khi khoảng cách tiếp cận gần nhất
của Trái đất với Mặt trời giảm đi trong mỗi chu kì quay, nhưng khoảng
cách xác định là bán trục lớn có thể tăng lên. Thật vậy, kết luận này
vừa vặn phù hợp với các quan sát, kết hợp từ nhiều nguồn thông tin khác
nhau, cho thấy một sự tăng của đơn vị thiên văn từ 5 đến 9 cm mỗi năm.

Iorio còn tính được bao nhiêu vật chất tối bồi tụ quanh hành tinh sẽ
ảnh hưởng đến chuyển động của các vệ tinh của hành tinh nhưng nhận thấy
ảnh hưởng này là không đáng kể - với bán kính quỹ đạo của Mặt trăng chỉ
lớn hơn có 160 mét lúc bắt đầu xuất hiện hệ mặt trời. Thật vậy, cơ chế
này không có thể giải thích một số biến đổi quan sát thấy ở quỹ đạo của
các vệ tinh của hành tinh, trong đó có những biến thiên khác nhau ở chu
kì quỹ đạo của một số vệ tinh của Mộc tinh và sự giảm bán trục lớn của
vệ tinh nhân tạo LAGEOS của Trái đất. Thật ra, Iorio nhấn mạnh
nghiên cứu của ông thật sự phụ thuộc vào số lượng giả thiết về bản chất
của vật chất tối, đặc biệt là tốc độ nó có thể bồi tụ bên trong hệ mặt
trời. Philippe Jetzer, một nhà thiên văn vật lí tại trường Đại học
Zurich, trình bày rằng tình hình phức tạp hơn nhiều bởi thực tế Mặt
trời và các hành tinh có thể còn bồi tụ vật chất bình thường. “Với kiến
thức hiện nay của chúng ta, người ta không thể kết luận vật chất tối có
đang bồi tụ ở tốc độ đáng kể bên trong hệ mặt trời hay không”, ông nói. Nghiên cứu trên có đăng tại arXiv:1001.1697.