Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Với gần hai thập kỷ hình ảnh trung hồng ngoại từ các đài quan sát lớn nhất trên thế giới bao gồm cả Kính thiên văn Subaru, một nhóm các nhà thiên văn học đã có thể ghi lại chuyển động xoắn ốc của dòng bụi mới hình thành từ hệ sao đôi khổng lồ và tiến hóa WR112. Nghiên cứu cho thấy chuyển động của luồng bụi ra khỏi hệ thống và xác định WR112 là một nhà máy sản xuất bụi hiệu quả cao tạo ra toàn bộ Trái đất một khối lượng bụi hàng năm.
Với gần hai thập kỷ hình ảnh hồng ngoại trung bình (IR) từ các đài quan sát lớn nhất trên thế giới bao gồm cả Kính viễn vọng Subaru, một nhóm các nhà thiên văn học đã có thể ghi lại chuyển động xoắn ốc của bụi mới hình thành phát ra từ hệ sao đôi khổng lồ và đang tiến hóa Wolf- Rayet (WR) 112. Các hệ sao đôi khổng lồ, cũng như các vụ nổ siêu tân tinh, được coi là nguồn tạo ra bụi trong Vũ trụ từ thuở sơ khai của nó, nhưng quá trình tạo ra bụi và số lượng bụi phóng ra vẫn còn là một câu hỏi mở. WR 112 là một hệ nhị phân bao gồm một ngôi sao lớn trong giai đoạn rất muộn của quá trình tiến hóa sao mất đi một lượng lớn khối lượng và một ngôi sao lớn khác ở dãy chính. Dự kiến, bụi sẽ được hình thành trong khu vực có gió sao từ hai ngôi sao này va chạm vào nhau.
Sự hình thành bụi, thường được nhìn thấy trong các luồng chảy nhẹ từ các ngôi sao lạnh có khối lượng giống như Mặt trời, hơi bất thường trong môi trường khắc nghiệt xung quanh các ngôi sao lớn và gió dữ dội của chúng. Tuy nhiên, những điều thú vị xảy ra khi gió nhanh của hai ngôi sao lớn trong một hệ nhị phân tương tác với nhau.
“Khi hai cơn gió va chạm, tất cả Địa ngục đều tan vỡ, bao gồm cả việc giải phóng vô số tia X khí sốc, nhưng cũng tạo ra (thoạt đầu hơi đỏ mặt đáng ngạc nhiên) tạo ra lượng lớn các hạt bụi sol khí carbon trong các nhị phân đó trong đó một đồng tác giả Anthony Moffat (Đại học Montreal) cho biết các ngôi sao đã phát triển thành hiện tượng cháy He, tạo ra 40% C trong gió của chúng. Quá trình hình thành bụi này chính xác là những gì đang xảy ra trong WR 112.
Hiện tượng hình thành bụi nhị phân này đã được phát hiện trong các hệ thống khác như WR 104 bởi đồng tác giả Peter Tuthill (Đại học Sydney). Đặc biệt, WR 104 tiết lộ một vệt bụi thanh lịch giống như một ‘chong chóng’ theo dõi chuyển động quỹ đạo của hệ sao đôi trung tâm.
Tuy nhiên, tinh vân bụi xung quanh WR 112 phức tạp hơn nhiều so với một dạng hình chong chóng đơn giản. Nhiều thập kỷ quan sát đa bước sóng đã đưa ra những cách giải thích mâu thuẫn về luồng bụi và chuyển động quỹ đạo của WR 112. Sau gần 20 năm không chắc chắn trên WR 112, hình ảnh từ thiết bị COMICS trên Kính thiên văn Subaru được chụp vào tháng 10 năm 2019 đã cung cấp kết quả cuối cùng – và bất ngờ – – mảnh ghép.
Tác giả chính Ryan Lau (ISAS / JAXA) giải thích: “Chúng tôi đã công bố một nghiên cứu vào năm 2017 trên WR 112 cho thấy tinh vân bụi hoàn toàn không chuyển động, vì vậy tôi nghĩ rằng quan sát COMICS của chúng tôi sẽ xác nhận điều này. “Trước sự ngạc nhiên của tôi, hình ảnh COMCIS tiết lộ rằng lớp vỏ đầy bụi chắc chắn đã di chuyển kể từ hình ảnh cuối cùng chúng tôi chụp bằng VLT vào năm 2016. Nó khiến tôi bối rối đến mức không thể ngủ sau khi chạy quan sát – tôi tiếp tục lật xem cho đến khi cuối cùng nó ghi lại trong đầu tôi rằng hình xoắn ốc trông giống như nó đang lao về phía chúng tôi. “
Lau đã hợp tác với các nhà nghiên cứu tại Đại học Sydney, bao gồm Giáo sư Peter Tuthill và Đại học Yinuo Han, họ là những chuyên gia lập mô hình và giải thích chuyển động của các xoắn ốc bụi từ các hệ nhị phân như WR 112. “Tôi đã chia sẻ những hình ảnh của WR 112 với Peter và Yinuo, và họ đã có thể tạo ra một mô hình sơ bộ đáng kinh ngạc xác nhận rằng dòng xoắn ốc đầy bụi đang quay theo hướng của chúng tôi dọc theo tầm nhìn của chúng tôi, “Lau nói.
Hình ảnh động ở trên cho thấy sự so sánh giữa các mô hình của WR 112 do nhóm nghiên cứu tạo ra cùng với các quan sát IR giữa thực tế. Sự xuất hiện của các hình ảnh mô hình cho thấy sự phù hợp đáng kể với các hình ảnh thực của WR 112. Các mô hình và chuỗi quan sát hình ảnh cho thấy chu kỳ quay của xoắn ốc “cạnh trên” đầy bụi này (và chu kỳ quỹ đạo của hệ nhị phân trung tâm ) là 20 năm.
Với hình ảnh sửa đổi của WR 112, nhóm nghiên cứu có thể suy ra hệ thống nhị phân này đang hình thành bao nhiêu bụi. “Xoắn ốc là các mô hình lặp đi lặp lại, vì vậy chúng tôi hiểu mất bao nhiêu thời gian để tạo thành một vòng xoắn ốc đầy bụi (~ 20 năm), chúng tôi thực sự có thể theo dõi tuổi của bụi được tạo ra bởi các sao đôi ở trung tâm của xoắn ốc”. Ông chỉ ra rằng “có một lớp bụi mới hình thành ở lõi chính giữa của đường xoắn ốc, trong khi lớp bụi mà chúng ta thấy đó là 4 vòng xoắn ốc quay đi là khoảng 80 năm tuổi. Vì vậy, về cơ bản chúng ta có thể theo dõi cả một đời người dọc theo đường xoắn ốc đầy bụi. dòng chảy được tiết lộ trong các quan sát của chúng tôi. Vì vậy, tôi thực sự có thể xác định chính xác trên hình ảnh bụi được hình thành khi tôi sinh ra (ngay bây giờ, nó nằm ở đâu đó giữa vòng xoắn ốc thứ nhất và thứ hai). “
Trước sự ngạc nhiên của họ, nhóm nghiên cứu nhận thấy WR 112 là một nhà máy sản xuất bụi hiệu quả cao, sản xuất bụi với tốc độ 3×10-6 khối lượng mặt trời mỗi năm, tương đương với việc tạo ra toàn bộ khối lượng bụi trên Trái đất mỗi năm. Điều này là bất thường với chu kỳ quỹ đạo 20 năm của WR 112 – các nhà sản xuất bụi hiệu quả nhất trong loại hệ sao đôi WR này có xu hướng có chu kỳ quỹ đạo ngắn hơn một năm như WR 104 với chu kỳ 220 ngày của nó. Do đó, WR 112 thể hiện sự đa dạng của các hệ nhị phân WR có khả năng hình thành bụi hiệu quả và làm nổi bật vai trò tiềm năng của chúng như là nguồn bụi đáng kể không chỉ trong Thiên hà của chúng ta mà còn các thiên hà ngoài thiên hà của chúng ta.
Cuối cùng, những kết quả này chứng minh tiềm năng khám phá của hình ảnh đa kỷ nguyên hồng ngoại trung gian với thiết bị MIMIZUKU trên Đài quan sát Tokyo Atacama (TAO) sắp tới. Kết quả giữa IR từ nghiên cứu này đáng chú ý là sử dụng các đài quan sát lớn nhất trên thế giới và tạo tiền đề cho những khám phá thiên văn học trong thập kỷ tiếp theo với kính thiên văn lớp 30 m và Kính viễn vọng không gian James Webb sắp tới.
Nguồn truyện:
Tài liệu do Viện Khoa học Tự nhiên Quốc gia cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tham khảo Tạp chí :