Konstantin Batygin: nhà thiên văn săn tìm hành tinh chưa ai nhìn thấy

Konstantin Batygin

Photo: Christopher Michel / CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Sinh	23 tháng 3, 1986 Moscow, Soviet Union
Nghề nghiệp	Nhà thiên văn học, nhà khoa học hành tinh
Giải thưởng	Học bổng Packard cho Khoa học và Kỹ thuật

Thỉnh thoảng, có người hỏi Konstantin Batygin liệu Hành tinh thứ Chín có thật hay không, và ông đưa ra câu trả lời mà phần lớn giới khoa học thường tránh né: ông tin rằng nó đang ở ngoài kia. Suốt gần một thập kỷ, ông miệt mài tính toán xem một thế giới ẩn náu bên ngoài Sao Hải Vương có thể nằm ở đâu và vì sao đến nay chưa ai phát hiện ra nó. Ông hiểu rằng chỉ một cuộc khảo sát đủ sâu cũng có thể khiến những công trình ấy trông như lời tiên đoán sáng suốt hoặc một phán đoán ngớ ngẩn. Rất ít nhà nghiên cứu sẵn lòng gắn tên mình với một dự đoán có thể thất bại trước công chúng đến vậy. Batygin, giáo sư khoa học hành tinh tại Caltech đồng thời là thủ lĩnh một ban nhạc rock, dường như không ngại sự chú ý ấy.

Hành trình đưa ông đến với canh bạc này đi qua ba quốc gia. Batygin sinh tại Moskva, là con trai của Yuri Batygin, nhà vật lý máy gia tốc có công việc đưa cả gia đình đến Wakō, ngoại ô Tokyo, nơi có cơ sở máy gia tốc hạt của RIKEN. Tại đây, cậu bé học xong bậc tiểu học ở trường công Nhật Bản và tập luyện môn karate theo trường phái Gōjū-ryū.

Gia đình định cư tại Morgan Hill, California, năm 1999, khi Batygin, sinh ngày 23 tháng 3 năm 1986, mới 13 tuổi. Ông chọn theo học Đại học California, Santa Cruz, một phần vì nơi này gần biển, phần khác vì ông có thể tiếp tục chơi nhạc cùng ban nhạc The Seventh Season. Khi còn là sinh viên năm hai, ông gặp nhà thiên văn học Gregory Laughlin; cả hai bắt đầu nghiên cứu diễn biến động lực học lâu dài của Hệ Mặt Trời. Luận văn đại học về tính ổn định của hệ này giúp ông giành Giải Loren Steck khi tốt nghiệp ngành vật lý thiên văn năm 2008. Sau đó, ông lấy bằng tiến sĩ khoa học hành tinh tại Caltech năm 2012, rồi làm nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đài thiên văn Côte d’Azur ở Nice và Viện Lý thuyết và Tính toán của Harvard. Caltech tuyển ông làm trợ lý giáo sư năm 2014 và thăng chức lên giáo sư chính thức năm 2019.

Trước khi Hành tinh thứ Chín đưa tên tuổi ông đến với công chúng, Batygin đã gây dựng danh tiếng nhờ vận dụng vật lý từ lĩnh vực này để giải quyết vấn đề ở lĩnh vực khác. Năm 2010, cùng David Stevenson, ông chỉ ra rằng các Sao Mộc nóng có thể phình to do tiêu tán Ohmic: nhiệt lượng sinh ra khi những dòng điện được gió ion hóa tạo nên chạy qua từ trường của một hành tinh. Năm 2015, ông và Laughlin đưa ra giả thuyết rằng Hệ Mặt Trời thời kỳ đầu từng có một quần thể hành tinh nằm gần Mặt Trời, nhưng chúng đã bị phá hủy khi Sao Mộc di chuyển qua tinh vân Mặt Trời.

Rồi vào tháng 1 năm 2016, ông cùng Mike Brown, nhà thiên văn Caltech có những phát hiện ở vùng ngoài Hệ Mặt Trời góp phần đẩy Sao Diêm Vương ra khỏi nhóm hành tinh, công bố một bài báo trên The Astronomical Journal. Bài báo lập luận rằng một số thiên thể xa xôi bên ngoài Sao Hải Vương có quỹ đạo tập trung theo cùng một hướng. Lời giải thích của họ là một hành tinh chưa được nhìn thấy, có khối lượng gấp vài lần Trái Đất và đi theo quỹ đạo dài, dẹt. Kể từ đó, hai nhà khoa học liên tục hoàn thiện giả thuyết; đến năm 2021, ước tính tốt nhất của họ là một thế giới có khối lượng khoảng sáu lần Trái Đất. Những lần tìm kiếm dữ liệu bầu trời lưu trữ trước đây của chính họ, ban đầu từ Zwicky Transient Facility rồi đến Pan-STARRS, đều không tìm thấy gì, nhưng đã thu hẹp vùng trời nơi hành tinh này vẫn có thể ẩn náu.

Điểm yếu của giả thuyết luôn nằm ở cơ sở bằng chứng, và các nhà phê bình đã liên tục chất vấn điều đó. Hiện tượng tập trung quỹ đạo chỉ dựa trên một nhóm nhỏ các thiên thể xuyên Hải Vương Tinh cực đoan; trong khi đó, những cuộc khảo sát chỉ có thể quan sát một số vùng trời nhất định vào những thời điểm nhất định trong năm có thể tạo ra các mô hình không hề tồn tại trên thực tế. Outer Solar System Origins Survey không tìm thấy hiện tượng tập trung tương tự trong mẫu dữ liệu được hiệu chuẩn cẩn thận của mình. Năm 2021, một nhóm do Kevin Napier thuộc Đại học Michigan dẫn đầu kết luận rằng dữ liệu của họ không thể bác bỏ khả năng các quỹ đạo phân bố đồng đều. Brown và Batygin đáp lại rằng sau khi hiệu chỉnh sai lệch quan sát, mức độ tập trung vẫn có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 99,6%, đồng thời cho rằng các nhà phê bình dựa vào những cuộc khảo sát cũng có điểm mù riêng. Ẩn dưới cuộc tranh luận là một mối lo hoàn toàn có cơ sở: một giả thuyết liên tục được điều chỉnh về khối lượng và quỹ đạo mỗi khi phát hiện thêm thiên thể mới có thể dần trở nên bất khả bác bỏ. Câu trả lời của Batygin là công bố những dự đoán có thể khiến chính ông bẽ mặt nếu sai, chẳng hạn bài báo năm 2024 cùng Alessandro Morbidelli, Brown và David Nesvorný về các thiên thể có độ nghiêng quỹ đạo thấp, cắt ngang quỹ đạo Sao Hải Vương, mà theo dự đoán, hành tinh này sẽ tiếp tục đẩy vào vùng của các hành tinh khổng lồ.

Hành tinh thứ Chín là chủ đề gây chú ý nhất, chứ không phải phần lớn công trình khoa học của ông. Năm 2018, ông cho thấy có thể mô hình hóa quá trình tiến hóa của các đĩa vật chất thiên văn bằng phương trình Schrödinger, đồng thời đề xuất rằng sự liên kết từ tính với đĩa vật chất xung quanh giải thích vì sao Sao Mộc và Sao Thổ quay chậm hơn nhiều so với tốc độ tự quay tới hạn khiến chúng vỡ tung. Năm 2020, ông và Morbidelli mô tả cách các mặt trăng Galile hình thành từ những hạt băng có kích thước milimét bị giữ lại quanh Sao Mộc trẻ. Năm 2023, hai nhà khoa học tiếp tục lập luận rằng siêu Trái Đất — loại hành tinh phổ biến nhất trong thiên hà — hình thành bên trong những vành hẹp gồm các vi hành tinh đá; Hệ Mặt Trời không có loại hành tinh này vì vành vật chất của chính nó nhẹ hơn tương đối. Năm 2025, trong một bài viết đăng trên Nature Astronomy cùng Fred Adams, ông sử dụng quỹ đạo của Amalthea và Thebe, hai mặt trăng nhỏ nằm gần Sao Mộc, để tái dựng hình dáng hành tinh này khoảng 3,8 triệu năm sau khi những chất rắn đầu tiên hình thành: khi ấy Sao Mộc có bán kính lớn gấp khoảng hai lần hiện nay, còn từ trường mạnh hơn khoảng 50 lần.

Công trình gần đây nhất của ông lại hướng về tương lai xa. Năm 2026, Batygin, Jim Fuller và Adams lập luận trong The Astrophysical Journal Letters rằng quá trình Mặt Trời hấp hối mất khối lượng theo từng đợt và không đồng đều nhiều khả năng sẽ khiến các hành tinh bên ngoài mất ổn định trong vòng khoảng một tỷ năm sau khi Mặt Trời trở thành sao lùn trắng. Điều đó đồng nghĩa hệ hành tinh có tuổi thọ ngắn hơn nhiều so với những ước tính trước đây. Cũng trong năm đó, ông và Morbidelli dùng các cộng hưởng quỹ đạo chặt chẽ, chẳng hạn hệ quanh Kepler-36, làm bằng chứng cho thấy các hành tinh di chuyển một quãng đường dài. Trong năm học 2026–27, ông giảng dạy các khóa học của Caltech về sự hình thành các hệ hành tinh và vật lý hành tinh.

Ngoài phòng thí nghiệm, ông vẫn là ca sĩ chính kiêm tay guitar của The Seventh Season, đồng thời xuất hiện với tư cách chính mình trong các phim tài liệu, trong đó có NOVA, loạt phim ngắn năm 2019 The Planets và một số tập của How the Universe Works. Forbes đưa ông vào danh sách 30 Under 30 trong lĩnh vực khoa học năm 2015, Popular Science chọn ông là một trong 10 tài năng nổi bật Brilliant 10 năm 2016, và đến năm 2017, ông nhận Học bổng Packard về Khoa học và Kỹ thuật.

Cuộc kiểm chứng mà ông chờ đợi đang diễn ra. Đài quan sát Vera C. Rubin bắt đầu chương trình Khảo sát Di sản về Không gian và Thời gian kéo dài mười năm vào năm 2026. Việc quan sát lặp đi lặp lại, với độ sâu lớn trên bầu trời phía nam, sẽ tạo ra loại dữ liệu có thể phát hiện một hành tinh mờ nhạt, chuyển động chậm và ở xa Trái Đất hàng trăm lần — hoặc cho thấy hiện tượng tập trung quỹ đạo làm nền tảng cho giả thuyết chưa bao giờ là có thật. Dù kết quả thế nào, cuộc tranh luận đã định hình đời sống công chúng của Batygin cũng sẽ đi đến hồi kết, và dữ liệu Rubin trong vài năm tới sẽ quyết định ông nhận được kết cục nào.

Thẻ: Hệ Mặt Trời, Mike Brown, Caltech, Konstantin Batygin, nhà thiên văn học, Planet Nine