Tác giả: Mạc Tâm Hải
[ChanhKien.org]
Theo bản tin ngày 23/07/2025 trên trang web Sky and Telescope (skyandtelescope.org), kính viễn vọng Webb đã có thêm một thành tựu ấn tượng bậc nhất trong kỷ lục quan trắc của mình: một hệ Mặt Trời sơ sinh. Mục tiêu của quan sát lần này là HOPS-315, nằm trong tinh vân Orion cách Trái Đất khoảng 1.300 năm ánh sáng, đây là một ngôi sao nguyên gốc – một ngôi sao “sơ sinh” vừa mới hình thành gần đây từ đám mây bụi và khí.
Một nhóm nghiên cứu do nhà thiên văn học Melissa McClure thuộc Đài quan sát Leiden ở Hà Lan làm trưởng nhóm đã sử dụng kính viễn vọng Webb và hệ thống Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) để quan sát hành tinh mới “chào đời”, phát hiện ra một cụm khí silic monoxide (SiO) ấm và các hạt rắn giàu chất này. Những phát hiện này là chỉ dấu cho thấy sự hình thành ban đầu của các hành tinh, theo đó khí nóng nguội đi và ngưng tụ thành các khoáng chất silicat, cuối cùng hình thành nên các hành tinh đá – quá trình này đã diễn ra khi hệ Mặt Trời của chúng ta hình thành.
Vì HOPS-315 vẫn còn một triệu năm nữa mới đạt đến khối lượng của Mặt Trời nên hệ thống non trẻ này là một phòng thí nghiệm tuyệt vời để nghiên cứu quá trình hình thành hành tinh ở giai đoạn đầu trong vòng đời của một ngôi sao.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) để chụp lại quang phổ hồng ngoại của HOPS-315. Các phân tử khác nhau sẽ hấp thụ các ánh sáng với bước sóng khác nhau, tạo ra một số vạch tối trên quang phổ (những quang phổ này được gọi là quang phổ vạch hấp thụ). Bằng cách quan sát quang phổ hấp thụ, các nhà thiên văn học có thể tìm hiểu thành phần vật chất xung quanh HOPS-315.
Ngôi sao mới HOPS-315
Các nhà thiên văn học đã sử dụng hệ thống Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) và kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) để quan sát bằng chứng về giai đoạn đầu của quá trình hình thành hành tinh. Màu cam là luồng khí thải của các phân tử carbon monoxide bị thổi bay khỏi ngôi sao theo luồng gió hình bướm. Màu xanh là luồng khí silicon monoxide hẹp. Ngoài những đặc điểm này, xung quanh ngôi sao còn có một đĩa silicon monoxide dạng khí đang ngưng tụ thành silicat rắn—giai đoạn đầu của quá trình hình thành hành tinh. (Ảnh: Nguồn: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. McClure và cộng sự)
McClure cho biết quang phổ của hệ thống do kính viễn vọng Spitzer chụp trước đây đã tiết lộ dấu hiệu của vật chất đá nóng, nhưng độ phân giải không đủ để thấy rõ khí silica. Các quan sát của kính viễn vọng Webb, được công bố trên tạp chí Nature, cho thấy các vạch hấp thụ đến từ khí silica nóng và các hạt silicat tinh thể gần ngôi sao. Họ cũng phát hiện mặt phẳng nằm giữa đĩa có nhiệt độ vượt quá 1.200K (1.700 oF), đủ nóng để làm bốc hơi đá silicat. Khi đĩa nguội đi, vật chất này lắng xuống thành các hạt hình thành nên hành tinh.
HOPS-315 cũng nằm ở vị trí thuận lợi cho phép quan sát nó thông qua các tia phun ra từ các ngôi sao mới “chào đời”. Vì hình dạng của vạch hấp thụ phụ thuộc vào khoảng cách của vật liệu hấp thụ với ngôi sao, nhóm nghiên cứu có thể ước tính khí silic monoxide xoay gần đĩa bồi tụ – gần bằng khoảng cách Trái Đất quay quanh Mặt Trời (một đơn vị thiên văn, hay au).
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng ALMA trong các quan sát bước sóng milimet để phát hiện thêm khí silic monoxit trong luồng tia, vốn cách xa ngôi sao với khoảng cách gấp 10 lần. Dữ liệu xác nhận khí silic monoxit trong đĩa gần ngôi sao hơn và không phải là một phần của luồng tia.
HOPS-315 và đĩa thiên hà đường kính 35 au có sự tương đồng đáng kinh ngạc với hệ Mặt Trời của chúng ta. “Ngôi sao này đang dần phát triển đến khối lượng tương đương Mặt Trời của chúng ta”, McClure cho biết. “Khối lượng và bán kính của đĩa thiên hà này gần bằng Mặt Trời của chúng ta ở độ tuổi tương tự”.
Hệ thống này có thể giúp giải quyết cuộc tranh luận về cách thức và địa điểm hình thành các hành tinh giống Trái Đất. Chúng có thể được hình thành xa hơn các ngôi sao, nơi mà nước đủ lạnh để đóng băng, hoặc chúng có thể hình thành gần hơn với các ngôi sao của chúng, nơi có khí silic monoxit. Các quan sát từ HOPS-315 xác nhận rằng vật chất nóng này thực sự có thể ngưng tụ thành đá từ khí gần ngôi sao của nó.
“Kết quả nghiên cứu của chúng tôi… cung cấp những giới hạn vật lý trong khu vực cách hệ Mặt Trời một đơn vị thiên văn”, McClure cho biết, “Nó sẽ cho phép mọi người kiểm chứng những lý thuyết này”.
McClure hy vọng sẽ tiếp tục nghiên cứu hệ thống này để tìm hiểu xem quá trình hình thành hành tinh bắt đầu từ đâu. “Chúng tôi cũng đang nghiên cứu các tiền sao khác, giống như HOPS-315, để hiểu liệu giai đoạn này có thực sự xuất hiện trong tất cả các đĩa tiền hành tinh hay không”, McClure nói. Xét cho cùng, hệ Mặt Trời của chúng ta có vẻ khác biệt với hầu hết các hệ hành tinh khác mà chúng ta đã phát hiện trong hệ Ngân hà. Việc nghiên cứu xa hơn cũng có thể xác định giai đoạn này sẽ kéo dài bao lâu xung quanh các ngôi sao khác.
Nguồn:
https://skyandtelescope.org/astronomy-news/webb-space-telescope-spies-baby-planetary-system/
Dịch từ: