Liệu có thiên thể bay xung quanh Mặt Trăng? Nếu có chúng sẽ được gọi là gì?

Tương tự Trái Đất, Mặt Trăng tự nó cũng có thể sở hữu mặt trăng cho riêng mình. Đây là phỏng đoán của hai nhà thiên văn học trên một báo cáo đăng tải trên internet gần đây.

Rất nhiều hành tinh, bao gồm Trái Đất chúng ta, đều có một hoặc nhiều mặt trăng (hay vệ tinh) bay xung quanh chúng. Nhưng hãy thử nghĩ, liệu có khả năng chính những thiên thể cấu thành từ đá và băng này cũng có các thiên thể nhỏ hơn bay xung quanh mình? Liệu những thiên thể đó có tồn tại không, và nếu có, thì chúng được gọi là gì?

Theo hai nhà thiên văn học Juna Kollmeier từ Viện Khoa học Carnegie ở Washington (Mỹ) và Sean Raymond từ ĐH Bordeaux (Pháp), thì câu trả lời cho câu hỏi thứ nhất là có, rất có thể. Còn với câu hỏi thứ hai, họ có một số ý tưởng, từ một cụm từ đậm chất khoa học như “mặt trăng phụ (hay mặt trăng thứ cấp – submoon)” cho đến cách gọi mang tính hài hước hơn như “mặt trăng mặt trăng (moonmoon) – một cách gọi giống tiếng Tàu khi nhân đôi âm tiết? (Giao Giao, Thanh Thanh,…)”.

Trong một bài phân tích, Kollmeier và Raymond tính toán các điều kiện thuận lợi để một “mặt trăng phụ” quay ổn định xung quanh mặt trăng của nó mà không bị đánh văng ra khỏi quỹ đạo hoặc bị cắt thành nhiều mảnh vụn bởi lực hấp dẫn – cũng gọi là lực thủy triều – từ hành tinh chủ (trong trường hợp Mặt Trăng của chúng ta thì hành tinh chủ là Trái Đất).

Sau khi đưa ra một vài ước đoán về tỷ trọng của các mặt trăng và mặt trăng phụ dựa trên những gì chúng ta biết hiện nay về các hành tinh trong Hệ Mặt Trời, hai tác giả nghiên cứu kết luận rằng chỉ có các mặt trăng kích thước lớn – những cái có đường kính 1.000 km hoặc lớn hơn – với quỹ đạo khá rộng xung quanh hành tinh chủ, mới có thể hỗ trợ và duy trì lâu dài các mặt trăng phụ (thông qua lực hấp dẫn), và khi đó kích cỡ của chúng sẽ vào khoảng 10 km hoặc lớn hơn.

“Dòng năng lượng thủy triều sẽ làm mất ổn định quỹ đạo của các mặt trăng phụ xung quanh mặt trăng mà có kích thước quá nhỏ hay nằm quá gần hành tinh chủ của chúng; đây là trường hợp phổ biến của các mặt trăng trong Hệ Mặt Trời”, hai tác giả viết.

Nói một cách dễ hiểu, hành tinh chủ (ví như Trái Đất) và Trái Đất đều có thể tác động lực hấp dẫn (lực kéo) lên mặt trăng phụ giả thuyết của Mặt Trăng. Nếu mặt trăng phụ di chuyển đến vị trí giữa Trái Đất và Mặt Trăng, thì sẽ giống như trò kéo co vậy. Nếu mặt trăng phụ quá bé hay nằm quá gần Trái Đất, thì khi bị tác động lực kéo mạnh, quỹ đạo chuyển động của nó sẽ trở nên mất ổn định, khó có thể duy trì vị trí cố định quanh Mặt Trăng trong thời gian dài lâu.

“Dù vậy, khá nhiều mặt trăng được biết đến hiện nay là có khả năng duy trì và hỗ trợ dài lâu các mặt trăng phụ, ví như hai mặt trăng Titan và lapetus của sao Thổ, mặt trăng Calisto của sao Mộc, cũng như Mặt Trăng của Trái Đất”.

Họ cũng cho biết rằng mặt trăng mới được phát hiện gần đây, xoay quanh ngoại hành tinh Kepler-1625b (một hành tinh khí khổng lồ lớn gấp 6-12 lần Trái Đất, xoay quanh một ngôi sao giống Mặt Trời cách chúng ta 8.000 năm ánh sáng) cũng có thể sở hữu một mặt trăng phụ. Tất nhiên, ở khoảng cách xa xôi như vậy, họ không có đủ thông tin về thiên thể này để có thể khẳng định chắc chắn.

“Có lẽ môi trường hoàn hảo nhất cho sự tồn tại của một mặt trăng phụ là như sau, một hành tinh khổng lồ và một mặt trăng lớn ngang Sao Hải Xương xoay xung quanh, nhưng cách khá xa hành tinh đó”, Raymond trao đổi với tạp chí khoa học New Scientist.

Tuy vậy, ngay cả khi trên lý thuyết một mặt trăng phụ có thể ổn trụ vững vàng trước sự giằng co (lực kéo đối nghịch) của mặt trăng và hành tinh của nó, nhưng khả năng một mặt trăng có thể hình thành trong một môi trường mặt trăng-hành tinh với các thông số chính xác là khá thấp.

“Phải có một thứ gì đó đằng sau, có thể ném một thiên thể tại mức vận tốc phù hợp, để nó đi vào vào đúng quỹ đạo xung quanh một mặt trăng, chứ không phải hành tinh chủ hay ngôi sao chủ”, Raymond nói, đồng thời nói thêm rằng mặt trăng phụ sẽ bị thất lạc hoặc phá hủy nếu mặt trăng chủ của nó dịch chuyển trong quá trình hình thành, giống như Mặt Trăng của Trái Đất.

Ở phần cuối báo cáo, Raymond và Kollmeier kêu gọi tiến hành thêm nhiều nghiên cứu bổ sung để khám phá các điều kiện cần thiết để hình thành và duy trì sự tồn tại dài lâu của mặt trăng phụ, cũng như cố gắng tìm ra một số ví dụ ngoài đời thực của dạng thức mặt trăng này.

Trong lúc đó, vài ngày sau khi bản nháp của bản phân tích của hai tác giả trên được đăng tải trên Internet, dân mạng đã rất hào hứng trước khả năng tồn tại các mặt trăng phụ này. Và, nhờ động thái không biết là vô tình hay hữu ý của tạp chí New Scientist, mọi người giờ đây đang rất phấn khích gọi chúng là các “moonmoons (mặt trăng mặt trăng)”, một cái tên đã được lưu hành rộng rãi trong giới thiên văn học trước đây.

Trao đổi với tờ Quartz, Kollmeier cho biết bà và người bạn tác giả còn lại sẽ rất vui với danh xưng mặt trăng phụ, tuy rằng họ cũng cảm thấy ổn với các từ như moonmoon, moonito, moonette, và mooon.

“Hiệp hội Thiên văn Quốc tế IAU sẽ phải lựa chọn!” bà nói thêm.

Quý Khải