MỘT THẾ GIỚI HẺO LÁNH: DIÊM VƯƠNG TINH VÀ CHARÔN
Vào tháng hai năm 1930, Claiđơ Tômbô, nhà thiên văn học trẻ tuổi của nước Mỹ làm việc tại đài thiên văn Lâuơn ở Phlacxtap (Flagstaff) đã phát hiện một hành tinh mới, hành tinh thứ chín trong hệ Mặt Trời có tên là Diêm Vương tinh tức Plutôn (tiếng Anh: Pluto, tiếng Pháp: Pluton, vị thần cai quản âm phủ trong thần thoại La Mã).
Theo quan niệm của những người Hy Lạp cổ, thần Haides (tiếng Anh: Hades; tiếng Pháp: Hadès) tương đương với thần Plutôn của người La Mã là chúa tể của vương quốc âm phủ, nơi chỉ có bóng tối triền miên ngự trị. Ở các vùng trong hệ Mặt Trời, nơi có sao Diêm Vương chuyển động, quả thực là rất tối tăm. Khoảng cách trung bình từ Mặt Trời tới Diêm Vương tinh xa gấp 40 lần từ Mặt Trời tới Trái Đất, có nghĩa là nó chỉ nhận được ánh sáng và hơi ấm ít hơn gấp 1600 lần. Mặt Trời trên bầu trời của Diêm Vương tinh trông như một ngôi sao rất sáng không có hình đĩa nhìn thấy được. Nhưng dù sao ở đấy Mặt Trời cũng sáng hơn gấp 300 lần so với Mặt Trăng đêm rằm trên bầu trời chúng ta.
Việc phát hiện ra Diêm Vương tinh không phải là sự ngẫu nhiên. Trong suốt 15 năm tại đài quan trắc ở Phlacxtap đã thực hiện các cuộc dò tìm một hành tinh phía ngoài Hải Vương tinh, hành tinh mà theo sự tính toàn của người sáng lập ra đài thiên von Pecxlvan Lâuon đã hơi làm nhiễu loạn chuyển động của Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh, Các cuộc tìm kiếm đã thành công. Chẳng bao lâu sau những hình ẳnh của Diêm Vương tinh đã được tìm thấy cả trong một số bức ảnh được chụp thời kỳ đầu, bắt đầu từ năm 1914. Điều đó đã giúp các nhà khoa học có thể tính toán quỹ đạo của nó.
Diêm Vương tinh trong thời điểm phát hiện có độ sáng của một ngôi sao cấp 15. Muốn quan sát nó phải có kính viễn vọng mạnh. Do kích thước mặt đĩa biểu kiến của hành tinh nhỏ nên rất khó xác định đường kính của nó.
Các nhà bác học đã áp dụng các phương pháp gián tiếp. Chẳng hạn giả sử ta chuyển dịch sao Hoả vào khoảng cách của sao Diêm Vương thì sao Hỏa sẽ được Mặt Trời chiếu sáng yếu hơn gấp 625 lần. Ngoài ra, do xa Trái Đất nên sao Hoả cũng sẽ chiếu vào chúng ta lượng ánh sáng yếu hơn l600 lần. Do đó độ sáng của sao hoả sẽ bị giảm xuống bằng độ sáng của một ngôi sao cấp 15, tức là cũng như độ sáng của sao Thiên Vương vậy.
Từ đó suy ra, về kích thước thì sao Diêm Vương có thế so với sao hoả, còn nếu anbeđô (suất phản xạ hay khả năng phản xạ) của nó yếu hơn sao hoả thì có nghĩa là anbeđô của nó xấp xỉ bằng của Trái Đất.
Vì vậy trong suốt 40 năm sao Diêm Vương đõ được coi là bằng Trái Đất về kích thước và khối lượng cùng lắm là bằng sao Hoả. Nhưng vào tháng tư năm l965 Diêm Vương tinh đi ngang gần một ngôi sao cấp 15, hơn nữa lại gần tới mức nếu như đường kính của nó vượt quá 5500 km, thì nó sẽ hoàn toàn che lấp ngôi sao này. Nhưng trên thực tế ngôi sao lại không bị che lấp. Điều đó có nghĩa là đường kính của sao Diêm Vương chưa tới 5500 km.
Giai đoạn mới trong các cuộc nghiên cưu sao Diêm Vương bắt đầu vào năm l978 khi nhà thiên văn học Giêmxơ Crixti làm việc tại đài quan trắc biển cũng ở Phlacxtap bằng kính viễn vọng phản xạ đường kính mét rưỡi đã phát hiện bên cạnh Diêm Vương tinh có một vệ tinh mờ. Vệ tinh này được đặt tên là Charôn (theo thần thoại cồ Hy Lạp, đấy là tên của người lái đò chở linh hồn người chết qua sông Styx để vào cõi Âm phủ). Theo chu kỳ quay của vệ tinh này quanh hành tinh, các nhà thiên văn học đã tính ra khối lượng của Diêm Vương tinh là l,3.1022 kg, bằng khoảng 1/500 khối lượng Trái Đất và l/6 khối lượng Mặt Trăng.
Công việc còn lại là xác định kích thước chính xác của Diêm Vương tinh và Charôn. Ở đây các nhà bác học đã may mắn. Quỹ đạo của vệ tinh Charôn khéo phân bố thế nào mà cứ l24 năm (nửa chu kỳ quay của sao Diêm Vương quanh Mặt Trời), đối với các nhà quan sát trên Trái Đất lại cớ một thời kỳ 5 năm mà trong thời kỳ đó cứ cách 6,4 ngày Charôn lại đi qua trước đĩa của sao Diêm Vương và cũng với khoảng thời gian như vậy (nhưng sớm hơn hoặc muộn hơn là 3,2 ngày) nó lại khuất sau sao Diêm Vương. Một thời kỳ thường lệ như vậy đã diễn ra vào các năm từ 1985 đến 1990.
Các cuộc quan trắc những hiện tượng như vậy đã cho phép xác định chỉnh xác đường kính của Diêm Vương tinh (2290 km) và Charôn (1186 m). Sự xác định độc lập kích thước của Diêm Vương tinh đã thực hiện nhờ các cuộc quan sát sự che phủ của nó đối với một ngôi sao vào ngày mùng 9 tháng sáu năm 1988. Người ta đã tính toán tỷ khối trung bình của hai thiên thể là 2100 kg/m3, ít hơn tỷ khối của các đá cứng, nhưng lại nhiều gấp đôi tỷ khối của băng. Có lẽ, Diêm Vương tinh bao gồm cả nham thạch đá và cả băng. Như vậy, Diêm Vương tinh là hành tinh nhỏ nhất trong các hành tinh lớn (trước đây danh hiệu này thuộc về sao Thủy). Ngoài ra, Diêm Vương tinh (chứ không phải là Trái Đất) còn có một vệ tinh nặng ký nhất (xét về tương quan khối lượng vệ tinh/hành tinh). Trên thực tế, Mặt Trăng có khối lượng bằng l /8l khối lượng của Trái Đất, còn Charôn bằng khoảng 1/8 - 1/ 10 khối lượng Diêm Vương tinh (tỷ lệ này cho đến nay vẫn chưa được xấc định chính xác).
Ngay từ năm 1976 Đâylơ Crucsencơ và các đồng nghiệp của ông tại trường Đại học tổng hợp bang Haoai (Mỹ) đã phát hiện thấy Diêm Vương tinh có khí quyển loãng bao gồm khí mêtan (CH4). Các công trình nghiên cứu về sau cũng xác nhận phát hiện này. áp suất của khí quyển ở bề mặt hành tinh thấp hơn hàng nghìn lần so với áp suất khí quyển trên bề mặt của Trái Đất.
Bề mặt của Diêm Vương tinh được phủ một lớp băng mêtan, vì vậy nó có màu xám nhạt khác với mầu đỏ nhạt của Charôn vì trên đó chủ yếu chỉ có các loại đá bình thường và nước đóng băng. Trong khoảng thời gian vài năm trước và sau khi sao Diêm Vương đi qua điểm cận nhật thì sao Diêm Vương ở gần Mặt Trời hơn sao Hải Vương. Thời kỳ này có thể coi là ''mùa hè'' đối với sao Diêm Vương. Dù sao nhiệt độ trên bề mặt của hành tinh trong thời gian này (theo sự ước tượng khác nhau) là từ 45 đến 67 K (tức là khoảng từ -228o đến -206oC). Lần cuối cùng sao Diêm Vương đi qua điểm cận nhật là vào ngày 9-9-1989. Sau 124 năm nữa khi sao Diêm Vương ở vào điểm viễn nhật thì hơi ấm từ Mặt Trời giảm xuống ba lần và nhiệt độ tụt xuống côn tử 32 đến 50 K.
Vào năm l995 các nhà bóc học Mỹ bằng một thiết bị chuyên dụng được lắp trên kính viễn vọng vũ trụ Hơpbơn đặt trên quỹ đạo đã chụp được toàn bộ bề mặt của Diêm Vương tinh và đã lập bản đồ hành tinh này. Cực bắc của hành tinh được che phủ một lớp khí đóng băng trông như một cái chỏm. Tại những khu vực khác, những vùng sáng và tối xen kẽ với nhau bằng các dải kéo dài sáng hẳn. Có giả thiết cho rằng hiện tượng đó có liên quan đến sự trầm tích của sương giá trong đó những lớp sương đọng lâu đời đã kịp phân rã do tác động của bức xạ tử ngoại Mặt Trời, tương ứng với sắc màu tối còn màu sáng tương ứng với nhũng lớp sương giá mới đọng.
Quỹ đạo của Diêm Vương tinh và Hải Vương tinh nằm trên những mặt phẳng khác nhau, như vậy là chúng không giao nhau như người ta vẫn tưởng. Khi nhìn lên sơ đồ hệ Mặt Trời, nơi mà tất cả các quỹ đạo được chiếu lên mặt phẳng Hoàng đạo. Hơn nữa, bởi vì các chu kỳ quay của Hải Vương tinh và Diêm Vương tình có tỷ lệ 2: 3 nên chuyển động của các hành tinh này diễn ra một cách cộng hưởng, trong khi đó khoảng cách giữa hai hành tinh không khi nào dưới 18 đơn vị thiên văn. Thậm chí Thiên Vương tinh đôi khi còn tới gần Diêm Vương tinh hơn là Hải Vương tinh: nó có thể ở vào vị trí cách Diêm Vương tinh 14 đơn vị thiên văn,
Năm 1936 nhà thiên văn học ngươi Anh là Râymôn Litlơtơn đã đưa ra một giả thiết cho rằng Diêm Vương tinh vào thời quá khứ xa xôi đã từng là vệ tình của Hải Vương tinh. Nhưng hiện vẫn chưa có được các luận chứng có tính chất thuyết phục.
Diêm Vương tinh và Charôn là cái thế giới xa xôi hẻo lánh, sống bằng cuộc sống riêng của chúng. Lớp băng mê tan bay hơi để duy trì bầu khí quyển hiếm hoi của hành tinh. Các chất khí cuốn hút vào trong khí quyển những hạt băng nhỏ li ti, tạo thành một lớp mưa bụi khí. Các thiên thạch roi xuống Diêm Vương Tinh , các sao chổi phóng vụt qua. Trên nền các chòm sao quen thuộc đối với chúng ta, Charôn sáng lờ mờ. . .
