Kính viễn vọng Webb phát hiện cấu trúc kỳ lạ, hoàn toàn không thể giải thích được xung quanh các ngôi sao

Beta Pictoris, một hệ hành tinh trẻ nằm cách chúng ta chỉ 63 năm ánh sáng, tiếp tục gây tò mò cho các nhà khoa học ngay cả sau nhiều thập kỷ nghiên cứu chuyên sâu.

Vũ trụ là một nơi đầy bí ẩn và kỳ diệu, con người luôn trong quá trình khám phá và tìm hiểu nó. Khi công nghệ tiến bộ, chúng ta ngày càng có nhiều công cụ mạnh mẽ hơn cho phép chúng ta nhìn sâu vào vũ trụ và khám phá một số hiện tượng đáng kinh ngạc.

Mới đây, Kính thiên văn James Webb (JWST) của NASA đã mang đến cho chúng ta một điều bất ngờ: nó phát hiện ra một thiên hà có cấu trúc “đuôi mèo” kỳ lạ xung quanh một ngôi sao . Các nhà khoa học không thể giải thích đầy đủ nguyên nhân hình thành của nó.

Hình ảnh này từ MIRI (Dụng cụ hồng ngoại trung bình) của Webb cho thấy hệ sao Beta Pictoris. Một đĩa bụi ở cạnh trên được tạo ra do va chạm giữa các vi thể hành tinh (màu cam) chiếm ưu thế trong chế độ xem và được gắn nhãn “mặt phẳng đĩa chính”. Trong khi đĩa phụ (màu lục lam), nghiêng 5 độ so với đĩa chính, đã được biết đến, Webb đã hiển thị phạm vi thực sự của nó ở phía dưới bên trái. Webb cũng phát hiện ra một đặc điểm chưa từng thấy có tên là đuôi mèo.

Ngôi sao có tên Beta Pictoris là một ngôi sao trẻ, giống Mặt Trời, cách Hệ Mặt Trời khoảng 63 năm ánh sáng, khiến nó trở thành một trong những ngôi sao hàng xóm gần nhất của chúng ta. Nó được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1984 và đã được nghiên cứu chặt chẽ kể từ đó. Những quan sát trước đây cho thấy Beta Pictoris chưa đến 20 triệu năm tuổi, rất trẻ đối với một ngôi sao. Nó là thành viên đại diện của nhóm Beta Pictoris, một nhóm các ngôi sao trẻ có cùng chuyển động trong không gian.

Giống như tất cả các ngôi sao sơ sinh khác, Beta Pictoris vẫn bị bao quanh bởi một đám mây khí và bụi siêu nóng khổng lồ gọi là đĩa tiền hành tinh. Đây là một hiện tượng phổ biến vì khi một ngôi sao hình thành, một lượng lớn vật chất quay xung quanh nó, tạo thành một đĩa phẳng. Theo thời gian, bụi và khí nguội đi và bắt đầu dính lại với nhau, hình thành các hành tinh, mặt trăng và tiểu hành tinh, giống như những gì xảy ra trong Hệ Mặt Trời. Cho đến nay, hai ngoại hành tinh khổng lồ đã được phát hiện trong đĩa tiền hành tinh của ngôi sao gần đó: Beta Pictoris b và Beta Pictoris c, cả hai đều có kích thước gấp vài lần Sao Mộc.

Tuy nhiên, vào năm 2006, Kính viễn vọng Không gian Hubble đã phát hiện ra một đĩa thứ cấp mờ hơn quay quanh Beta Pictoris ở một góc so với đĩa chính. Theo NASA, đây là lần đầu tiên một đĩa thứ cấp được nhìn thấy xung quanh một ngôi sao. Đĩa thứ cấp này có thể được tạo ra bởi sự nhiễu loạn hấp dẫn từ hành tinh Beta Pictoris b, khiến một số vật chất trong đĩa chính bị đẩy ra và tạo thành một đĩa mới.

Hình ảnh từ Kính viễn vọng Không gian Hubble của Beta Pictoris cho thấy rõ ràng một đĩa bụi chính và một đĩa bụi thứ cấp mờ hơn nhiều. Đĩa thứ cấp kéo dài ít nhất 24 tỷ dặm từ ngôi sao và nghiêng khoảng 4 đến 5 độ so với đĩa chính. Đĩa thứ cấp là bằng chứng gián tiếp cho sự tồn tại của một hành tinh có quỹ đạo nghiêng tương tự.

Giờ đây, những hình ảnh hồng ngoại mới được JWST chụp cho thấy một tính năng mới thú vị trong đĩa thứ cấp này: một chuỗi vật liệu tách ra khỏi đĩa chính và uốn cong khỏi đĩa chính, khiến nó trông giống như đuôi mèo. Những phát hiện mới được trình bày tại Cuộc họp lần thứ 243 của Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ, diễn ra tại New Orleans từ ngày 7 đến ngày 11 tháng 1 năm 2024.

Đồng tác giả nghiên cứu Christopher Stark , nhà vật lý thiên văn tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA và nhà khoa học dự án JWST, cho biết trong một tuyên bố: “Đặc điểm đuôi mèo rất bất thường”. Ông nói thêm rằng điều này cho thấy hệ thống Beta Pictoris “có thể hoạt động tích cực và hỗn loạn hơn chúng ta nghĩ trước đây”. Các nhà nghiên cứu ước tính rằng nó nặng như một số tiểu hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời của chúng ta và trải rộng trên 16 tỷ km (10 tỷ dặm).

Ảnh minh họa.

Mặc dù phần đuôi dường như bị cong dốc so với phần còn lại của đĩa, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng đó có thể là ảo ảnh quang học do góc nhìn nghiêng của JWST về ngôi sao ngoài hành tinh. Thay vào đó, họ cho rằng nó chỉ lệch khỏi đĩa một góc khoảng 5 độ.

Các nhà nghiên cứu không chắc chắn nguyên nhân hình thành đuôi mèo. Dự đoán tốt nhất của họ hiện nay là cái đuôi được tạo ra bởi một vụ va chạm giữa tiểu hành tinh và hành tinh nhỏ nào đó đã đẩy ra một số vật chất trong đĩa. Vật chất dịch chuyển này sau đó có thể bị kéo dãn và định hình bởi ánh sáng của ngôi sao.

Đồng tác giả nghiên cứu, tiến sĩ Marshall Perrin, nhà thiên văn học hành tinh tại Đại học New York, cho biết: “Ánh sáng của ngôi sao đẩy các hạt bụi nhỏ nhất, mịn nhất ra khỏi ngôi sao nhanh hơn, trong khi các hạt lớn hơn không di chuyển nhiều, tạo ra một vệt bụi dài”.

Ảnh minh họa.

Các nhà nghiên cứu viết: Nếu đúng như vậy thì vụ va chạm có thể đã xảy ra cách đây 100 năm. Tuy nhiên, việc tái tạo đuôi mèo bằng mô hình máy tính của những sự kiện như vậy là “cực kỳ khó khăn”, Stark nói. Vì vậy, ông nói thêm, cần có nhiều nghiên cứu hơn để chứng minh điều đó đang xảy ra.

Đuôi mèo không phải là điều bất ngờ duy nhất trong dữ liệu JWST. Kính viễn vọng cũng tiết lộ rằng hai đĩa của Beta Pictoris có nhiệt độ khác nhau; vòng thứ cấp nóng hơn đĩa chính, nghĩa là đĩa thứ cấp có thể được cấu tạo chủ yếu từ vật liệu hữu cơ tối hơn là khí.