Câu hỏi về một hành tinh có kích thước lớn hơn cả thiên hà lớn nhất là một ý tưởng hấp dẫn, khơi gợi trí tưởng tượng về những thế giới khổng lồ. Tuy nhiên, khi đối chiếu với các định luật vật lý, chúng ta nhanh chóng nhận ra rằng một vật thể như vậy không thể tồn tại dưới dạng một "hành tinh". Thay vào đó, nó sẽ trở thành một thứ gì đó hoàn toàn khác, đáng sợ hơn rất nhiều.
Hãy cùng phân tích tại sao kịch bản này là bất khả thi và thử hình dung về lực hấp dẫn của một vật thể giả tưởng như vậy.
Giới Hạn Của Một "Hành Tinh": Tại Sao Chúng Không Thể Tồn Tại Ở Quy Mô Thiên Hà
Về cơ bản, một hành tinh, dù là khí hay đá, đều có một giới hạn về kích thước và khối lượng trước khi bản chất của nó thay đổi hoàn toàn.
Trường hợp 1: Nếu đó là một hành tinh khí khổng lồ
- Một hành tinh khí như Sao Mộc được giữ cân bằng bởi lực hấp dẫn kéo vật chất vào trong và áp suất khí đẩy ra ngoài. Nếu chúng ta liên tục thêm vật chất vào, lực hấp dẫn sẽ tăng lên, nén chặt lõi và khiến nhiệt độ, áp suất tăng vọt.
- Khi khối lượng của nó đạt tới khoảng 80 lần khối lượng Sao Mộc, lõi của nó sẽ trở nên nóng và đặc đến mức khởi động được phản ứng tổng hợp hạt nhân – quá trình biến hydro thành heli. Tại thời điểm này, nó không còn là một hành tinh nữa. Nó đã bốc cháy và trở thành một ngôi sao. Do đó, có một giới hạn trên rõ ràng cho khối lượng của một hành tinh khí.
Trường hợp 2: Nếu đó là một hành tinh đá
- Với một hành tinh đá, mọi thứ còn khắc nghiệt hơn. Vật chất đá không thể nén nhiều như khí, vì vậy khi khối lượng tăng lên, lực hấp dẫn sẽ nhanh chóng trở nên không thể kiểm soát.
- Lực hấp dẫn của một vật thể đá có kích thước chỉ bằng Mặt Trời của chúng ta đã đủ mạnh để chiến thắng mọi lực cản khác và khiến nó tự sụp đổ vào chính nó để tạo thành một lỗ đen. Thậm chí, quá trình này được đảm bảo sẽ xảy ra vào thời điểm nó chỉ lớn bằng quỹ đạo của Sao Thủy – một vòng tròn cực kỳ nhỏ bé so với quy mô của một thiên hà.
Vấn Đề Về Quy Mô Và Vật Chất
Một lý do khác khiến kịch bản này bất khả thi là sự khác biệt cơ bản giữa một hành tinh và một thiên hà.
- Hành tinh là một khối vật chất đậm đặc, được nén chặt.
- Thiên hà thì ngược lại, phần lớn là không gian trống rỗng. Khối lượng khổng lồ của nó được trải ra trên một khoảng không gian bao la, với các ngôi sao cách nhau hàng năm ánh sáng.
Tất cả những ngôi sao bạn có thể thấy bằng mắt thường trên bầu trời đêm đều nằm gọn trong một vòng tròn màu vàng cực nhỏ so với kích thước thật của Dải Ngân Hà. Điều này cho thấy thiên hà của chúng ta vắng vẻ đến mức nào.
Hãy làm một thí nghiệm tưởng tượng:
Khối lượng của Dải Ngân Hà ước tính khoảng 3 x 10³⁹ kg.
Nếu bạn có thể lấy toàn bộ khối lượng đó và nén nó thành một quả cầu bằng sắt đặc, quả cầu đó sẽ có đường kính chỉ khoảng 1 ngày ánh sáng – một kích thước cực kỳ nhỏ so với đường kính 100.000 năm ánh sáng của thiên hà.
Bây giờ, hãy nghĩ đến thiên hà lớn nhất từng được biết đến, IC 1101, với bán kính khoảng 2 triệu năm ánh sáng. Để tạo ra một "hành tinh" bằng sắt có kích thước tương đương, bạn sẽ cần một lượng vật chất lớn hơn gấp hàng tỷ tỷ tỷ lần khối lượng của Dải Ngân Hà. Câu hỏi đặt ra là: Lấy đâu ra ngần ấy vật chất?
Vậy, Lực Hấp Dẫn Của Nó Sẽ Mạnh Đến Mức Nào?
Dù một hành tinh như vậy là bất khả thi, chúng ta vẫn có thể trả lời câu hỏi ban đầu. Một vật thể có khối lượng của một thiên hà nhưng lại bị nén trong một không gian nhỏ hơn sẽ không phải là một hành tinh. Nó sẽ là một lỗ đen siêu cấp.
Lực hấp dẫn của nó sẽ mạnh đến mức không thể tưởng tượng:
- Chân trời sự kiện (Event Horizon): Điểm không thể quay trở lại của nó sẽ có đường kính hàng nghìn tỷ km, có thể lớn hơn cả Hệ Mặt Trời của chúng ta.
- Thống trị không gian: Nó sẽ bẻ cong không-thời gian trên một quy mô khổng lồ, hút và nuốt chửng mọi ngôi sao, hành tinh và thậm chí cả các thiên hà khác trong phạm vi hàng triệu năm ánh sáng.
- Kẻ săn mồi vũ trụ: Nó sẽ là vật thể có lực hấp dẫn mạnh nhất trong vũ trụ quan sát được, một điểm kỳ dị mà không gì có thể thoát khỏi, kể cả ánh sáng.
Vì vậy, câu trả lời cuối cùng là: Lực hấp dẫn của một "hành tinh" lớn hơn thiên hà sẽ chính là lực hấp dẫn của một lỗ đen có khối lượng tương đương thiên hà, một thế lực có khả năng định hình lại cấu trúc của cả một cụm thiên hà.
