Lý giải hiện tượng các quầng sáng đồng tâm kỳ lạ bao quanh ngôi sao sáng rực rỡ trong vũ trụ

by X Công Nghệ

Vào giữa năm nay 2022, một hình ảnh chụp vũ trụ của kính viễn vọng James Webb mới được xử lý lại đã được đăng tải lên Twitter gây chú ý với giới khoa học khi có nhiều quầng sáng kỳ lạ bao quanh một ngôi sao đang tỏa sáng rực rõ.

Những quầng sáng trong bức ảnh này có nét tương đồng với hình ảnh ruộng bậc thang của đế chế Inca cổ đại đã khiến nhiều người nghĩ về tới mối liên hệ với người ngoài hành tinh. Tuy nhiên, các nhà khoa học lại tỏ ra phấn khích hơn nhiều khi bức ảnh cho thấy sức mạnh công nghệ của kính viễn vọng James Webb cũng như cách mà các ngôi sao đang hoạt động trong vũ trụ.

Hình ảnh hệ sao WR140 chụp bằng kính viễn vọng James Webb…

… khá giống với cấu trúc ruộng bậc thang của đế chế Inca.

Nhà nghiên cứu Ryan Lau cùng các đồng nghiệp thuộc phòng thí nghiệm NOIR của NSF đã sử dụng kính James Webb để nghiên cứu về hệ sao mang tên WR140. Tại trung tâm của nó, họ phát hiện ra không chỉ một mà có tới hai ngôi sao khổng lồ đang phát sáng rực rỡ và di chuyển ở vị trí gần nhau với chu kỳ 8 năm.

Một trong hai ngôi sao được đặt tên là O, nó vẫn đang nung chảy hydro ở trong lõi. Còn ngôi sao còn lại có tên là Wolf-Rayet với kích thước nhỏ hơn và đã gần kết thúc vòng đời của nó. Khi hai ngôi sao tương tác với nhau, chúng tạo ra vô số các bụi vũ trụ phát tán ra xung quanh.

Clip mô phỏng về sự di chuyển của hai ngôi sao thuộc hệ WR140:

Bụi vũ trụ hoàn toàn không giống với bụi xuất hiện trong ngôi nhà của bạn, mà ở trong không gian, các hạt bụi mịn tới mức chúng nhìn giống như làn khói thuốc lá. Tuy nhiên, khi kết hợp với nhau bụi vũ trụ lại có tầm quan trọng trong việc hình thành nên các hành tinh và thậm chí là các dạng sự sống trên hành tinh đó.

Các ngôi sao già cỗi như Wolf-Rayet đã cháy sáng bằng khí hydro và heli của nó và tạo ra những luồng gió chứa đầy carbon, trong khi người bạn đồng hành là sao O thì tạo ra những luồng gió yếu hơn và ít carbon hơn. Cứ sau 8 năm hai ngôi sao lại có vị trí gần nhau trong vòng vài tháng khi đang di chuyển trên quỹ đạo riêng của chúng và các luồng gió chúng tạo ra kết hợp với nhau tạo thành bụi.

Trước đây, các nhà thiên văn học đã từng chụp ảnh về hệ sao WR140, phân giải 2 lớp bụi lồng vào nhau xung quanh ngôi sao bằng sóng hồng ngoại. Nhưng với ảnh chụp từ kính viễn vọng James Webb vốn có dải động lớn hơn và có thể tạo ra phát xạ mờ gần nguồn sáng, nó đã quan sát thấy không chỉ 2 mà có tới 17 lớp bụi đang lồng vào nhau. Hình ảnh này là một trong những phát hiện quý giá sau 130 năm con người nghiên cứu về sự hình thành nên bụi vũ trụ.

Dụng cụ hồng ngoại của kính viễn vọng James Webb cho thấy các lớp bụi tỏa sáng hơn ở hai bước sóng 6,4 và 7,7 micron. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ nguyên nhân vì sao lại có đặc điểm phát xạ đặc biệt đó nên các nhà khoa học tạm gọi chúng là dải hồng ngoại không xác định.

Những dải này thường được quan sát thấy khi có sự xuất hiện của một loại phân tử phức tạp có tên là hydrocacbon thơm đa vòng (PAH). Những phân tử này có hình lục giác và có trong xăng cũng như khói thuốc lá trên Trái Đất, tuy nhiên ở trong không gian chúng cấu thành lên bụi vũ trụ và có cấu trúc lớn hơn.

Trong khi các sao khác tạo ra bụi vũ trụ chứa carbon ở dạng xoắn ốc như chong chóng thì hệ sao WR140 lại tạo ra các lớp bụi là những vòng tròn đồng tâm. Các lớp bụi này phát tán rộng ra trong không gian với tốc độ 2600 km/s, và khoảng cách giữa các lớp bụi chính là quãng đường mà lớp bụi trước đó di chuyển được trong chu kỳ 8 năm 2 ngôi sao gặp lại nhau.

Lớp bụi ngoài cùng là lớp lâu đời nhất và lớp bụi trong cùng được tạo ra khi hai ngôi sao gặp nhau lần gần đây nhất vào năm 2016.

Một số sự phát tán bụi theo các vòng tròn đồng tâm như thế này đến từ chính luồng gió thổi hướng ra ngoài. Ngoài ra, chính bức xạ của các ngôi sao trung tâm cũng góp phần đẩy các hạt bụi này ra xa khỏi hệ sao chủ bay vào không gian.

Các hạt bụi này trải qua thời gian dài sẽ lắng đọng trong không gian tạo thành các vườn ươm sao, các khối cấu tạo nhỏ nhất của các hành tinh hình thành xung quanh những ngôi sao mới sinh. Các nhà khoa học cho rằng loại bụi carbon này thực sự sẽ hình thành nên các ngôi sao và hành tinh trong tương lai.

Xem Thêm