Tùy vào cách định nghĩa, biên giới của Hệ Mặt trời có thể là Vành đai Kuiper, nhật mãn hoặc Đám mây Oort.
Hệ Mặt trời rất rộng lớn, chứa 8 hành tinh, 5 hành tinh lùn, hàng trăm mặt trăng, hàng triệu tiểu hành tinh và sao chổi. Tất cả chúng đều quay quanh Mặt trời, nhiều trường hợp còn quay quanh nhau, với tốc độ hàng nghìn km/h. Vậy điểm cuối của Hệ Mặt trời nằm ở đâu? Câu trả lời phụ thuộc vào cách định nghĩa hệ hành tinh này.
Hệ Mặt trời gồm 8 hành tinh. (Ảnh: NASA/JPL)
Theo NASA, Hệ Mặt trời có tới 3 biên giới tiềm năng: Vành đai Kuiper (vành đai gồm các thiên thể đá nằm ngoài quỹ đạo sao Hải Vương), nhật mãn (rìa từ trường của Mặt trời) và Đám mây Oort (vùng chứa sao chổi xa xôi, gần như không thể nhìn thấy từ Trái đất).
Vành đai Kuiper
Vành đai Kuiper trải dài từ 30 – 50 đơn vị thiên văn (AU) tính từ Mặt trời (1 AU bằng khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời). Khu vực này chứa đầy tiểu hành tinh và hành tinh lùn, ví dụ sao Diêm Vương, bị đẩy ra khỏi vùng trong của Hệ Mặt trời do cuộc chiến lực hấp dẫn với các hành tinh.
Một số nhà thiên văn cho rằng Vành đai Kuiper nên được coi là rìa Hệ Mặt trời vì đại diện cho phần đáng lẽ là rìa đĩa tiền hành tinh của Mặt trời. Đĩa tiền hành tinh là vành đai khí bụi mà sau đó phát triển thành các hành tinh, mặt trăng và tiểu hành tinh.
“Nếu định nghĩa theo cách hẹp rằng Hệ Mặt trời chỉ là Mặt trời và các hành tinh thì rìa của Vành đai Kuiper có thể coi là rìa Hệ Mặt trời”, Dan Reisenfeld, nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos ở New Mexico, Mỹ, cho biết.
Vành đai Kuiper chứa đầy tiểu hành tinh bao quanh Hệ Mặt trời. (Ảnh: BBC).
Nhưng một số nhà thiên văn coi định nghĩa này là quá đơn giản. “Điều đó không thực sự đúng. Mọi thứ đã dịch chuyển rất nhiều – chủ yếu là hướng ra ngoài – kể từ khi các hành tinh hình thành”, chuyên gia Mike Brown tại Viện Công nghệ California (Caltech) giải thích.
Theo đó, Vành đai Kuiper không chứa mọi thứ của Hệ Mặt trời. Tháng 10/2023, việc phát hiện hàng loạt vật thể mới nằm ngoài Vành đai Kuiper cho thấy, có thể tồn tại “Vành đai Kuiper thứ hai” xa hơn nữa. Một số nhà nghiên cứu cho rằng sự không chắc chắn về rìa ngoài của khu vực này khiến nó không thể trở thành biên giới Hệ Mặt trời đáng tin cậy.
Nhật mãn
Nhật mãn (heliopause) là rìa ngoài của nhật quyển (heliosphere) – vùng chịu ảnh hưởng của từ trường Mặt trời. Tại nhật mãn, gió Mặt trời, hay dòng hạt tích điện phóng ra từ Mặt trời, trở nên quá yếu để đẩy lùi luồng bức xạ ập tới từ các ngôi sao và thực thể vũ trụ khác trong dải Ngân Hà.
“Vì plasma bên trong nhật mãn bắt nguồn từ Mặt trời và plasma bên ngoài nhật mãn bắt nguồn từ vùng liên sao nên một số người coi nhật mãn chính là biên giới của Hệ Mặt trời”, Reisenfeld nói. Vùng không gian bên ngoài nhật mãn cũng thường được gọi là “không gian liên sao” (vùng không gian nằm giữa các ngôi sao).
Có hai tàu vũ trụ đã vượt ra khỏi nhật mãn: Voyager 1 vào năm 2012 và Voyager 2 vào năm 2018. Khi bay ra ngoài nhật mãn, các tàu Voyager nhanh chóng phát hiện những thay đổi về loại và mức độ từ tính cũng như bức xạ lao về phía chúng. Brown cho biết, điều này cho thấy chúng đã vượt qua một loại ranh giới nào đó.
Tuy nhiên, nhật quyển không phải hình cầu mà giống một khối thuôn dài. Do đó, việc sử dụng nhật mãn để xác định Hệ Mặt trời sẽ tạo ra một hệ méo, đi ngược lại quan điểm của một số nhà nghiên cứu về hệ hành tinh.
Mô phỏng hai tàu Voyager 1 và Voyager 2 bay trong không gian. (Ảnh: NASA/JPL-Caltech).
Đám mây Oort
Theo NASA, Đám mây Oort là biên giới tiềm năng xa nhất và rộng nhất của Hệ Mặt trời, trải dài tới khoảng 100.000 AU tính từ ngôi sao này. “Những người định nghĩa Hệ Mặt trời là mọi thứ bị ràng buộc về lực hấp dẫn với Mặt trời coi rìa Đám mây Oort chính là rìa Hệ Mặt trời”, Reisenfeld nói.
Với một số nhà nghiên cứu, đây là sự lựa chọn lý tưởng cho biên giới Hệ Mặt trời vì trên lý thuyết, một hệ hành tinh bao gồm mọi vật thể quay quanh một ngôi sao. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu khác lại cho rằng Đám mây Oort nằm trong không gian liên sao nên nó nằm ngoài Hệ Mặt trời, kể cả khi bị ràng buộc với Mặt trời. Ngoài ra, giới khoa học chưa chắc chắn về điểm kết thúc thực sự của Đám mây Oort, khiến nó trở thành một biên giới không đáng tin cậy bằng Vành đai Kuiper.
Biên giới thông dụng nhất
Trong số 3 biên giới tiềm năng, nhật mãn được các nhà nghiên cứu và NASA sử dụng thường xuyên nhất để xác định Hệ Mặt trời. Lý do là nơi này dễ xác định nhất và các đặc điểm từ tính ở hai phía khác nhau đáng kể.
Nhưng điều này không đồng nghĩa mọi thứ nằm ngoài nhật mãn đều phải là vật thể liên sao, ví dụ như tảng đá không gian khổng lồ ‘Oumuamua, theo Reisenfeld. “Đám mây Oort vốn cũng là một phần của khối vật liệu tạo nên các hành tinh. Vì vậy, nó chứa vật liệu của Hệ Mặt trời, không phải vật liệu liên sao”, ông nói.