Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Là động cơ nhiệt hạch hạt nhân, hầu hết các ngôi sao sống bằng nhau trong hàng trăm triệu đến hàng tỷ năm. Nhưng gần cuối đời, chúng có thể biến thành những cơn lốc điên cuồng, thổi phồng vỏ và tia khí nóng. Hubble đã mổ xẻ pháo hoa điên rồ như vậy trong hai tinh vân hành tinh trẻ gần đó.
Là động cơ nhiệt hạch hạt nhân, hầu hết các ngôi sao sống bằng nhau trong hàng trăm triệu đến hàng tỷ năm. Nhưng gần cuối đời, chúng có thể biến thành những cơn lốc điên cuồng, thổi phồng vỏ và tia khí nóng. Các nhà thiên văn học đã sử dụng đầy đủ các khả năng hình ảnh của Hubble để mổ xẻ những màn pháo hoa điên rồ như vậy xảy ra trong hai tinh vân hành tinh trẻ gần đó. NGC 6303 được mệnh danh là Tinh vân Bướm vì hình dạng giống như cánh của nó. Ngoài ra, NGC 7027 giống như một con bọ ngọc, một loài côn trùng có vỏ kim loại có màu sắc rực rỡ.
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy mức độ phức tạp chưa từng thấy và những thay đổi nhanh chóng trong các tia nước và bong bóng khí nổ ra từ các ngôi sao ở trung tâm của cả hai tinh vân. Hubble đang cho phép các nhà nghiên cứu hội tụ về sự hiểu biết về các cơ chế ẩn dưới sự hỗn loạn.
“Khi tôi nhìn vào kho lưu trữ của Hubble và nhận ra không ai quan sát thấy các tinh vân này với Máy ảnh trường rộng 3 của Hubble trên toàn dải bước sóng của nó, tôi đã nổi,” Joel Kastner thuộc Học viện Công nghệ Rochester, Rochester, New York, lãnh đạo của nghiên cứu mới chia sẻ. “Những quan sát Hubble đa bước sóng mới này cung cấp cái nhìn toàn diện nhất cho đến nay về cả hai tinh vân ngoạn mục này. Khi tôi đang tải xuống những hình ảnh thu được, tôi cảm thấy như một đứa trẻ trong cửa hàng kẹo.”
Bằng cách kiểm tra cặp tinh vân này với các khả năng toàn diện của Hubble – thực hiện các quan sát dưới ánh sáng cực tím đến gần hồng ngoại – nhóm nghiên cứu đã có một vài khoảnh khắc “aha”. Cụ thể, các hình ảnh Hubble mới tiết lộ chi tiết sống động về cách cả hai tinh vân tự tách ra trong khoảng thời gian cực ngắn – cho phép các nhà thiên văn học nhìn thấy những thay đổi trong vài thập kỷ qua. Một số thay đổi nhanh chóng này có thể là bằng chứng gián tiếp về việc một ngôi sao hợp nhất với ngôi sao đồng hành của nó.
“Tinh vân NGC 7027 cho thấy sự phát xạ ở một số lượng lớn các bước sóng khác nhau, mỗi bước sóng làm nổi bật không chỉ một nguyên tố hóa học cụ thể trong tinh vân, mà cả những thay đổi đáng kể, liên tục trong cấu trúc của nó”, ông Rasner nói. Nhóm nghiên cứu cũng quan sát Tinh vân Bướm, một đối tác của tinh vân “bọ ngọc”: Cả hai đều nằm trong số các tinh vân hành tinh bụi nhất được biết đến và cả hai cũng chứa một khối khí lớn bất thường vì chúng mới được hình thành. Điều này làm cho chúng trở thành một cặp rất thú vị để nghiên cứu song song.
Quan điểm đa bước sóng rộng của Hubble về mỗi tinh vân đang giúp các nhà nghiên cứu theo dõi lịch sử sóng xung kích của tinh vân. Những cú sốc như vậy thường được tạo ra khi những cơn gió sao mới, nhanh thổi vào và quét lên khí và bụi mở rộng chậm hơn trong quá khứ, tạo ra những hốc giống như bong bóng với những bức tường được xác định rõ.
Các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng tại trung tâm của cả hai tinh vân là – hoặc là – hai ngôi sao xoay quanh nhau, giống như một đôi trượt băng nghệ thuật. Bằng chứng cho một “bộ đôi năng động” trung tâm như vậy đến từ những hình thù kỳ quái của những tinh vân này. Mỗi cái có một eo bị chèn ép, bụi bặm và các thùy cực hoặc dòng chảy ra, cũng như các mẫu đối xứng phức tạp hơn khác.
Một lý thuyết hàng đầu cho việc tạo ra các cấu trúc như vậy trong các tinh vân hành tinh là ngôi sao mất khối lượng là một trong hai ngôi sao trong một hệ nhị phân. Hai ngôi sao quay quanh nhau đủ gần để cuối cùng chúng tương tác, tạo ra một đĩa khí xung quanh một hoặc cả hai ngôi sao. Đĩa là nguồn vật liệu chảy ra được hướng theo hướng ngược lại từ ngôi sao trung tâm.
Tương tự, ngôi sao nhỏ hơn của cặp đôi có thể hợp nhất với người bạn đồng hành xuất sắc, phát triển nhanh hơn của nó. Điều này cũng có thể tạo ra các tia nước chảy ra của vật liệu có thể chao đảo theo thời gian. Điều này tạo ra một mô hình đối xứng, có lẽ giống như mô hình mang lại cho NGC 6302 biệt danh “con bướm” của nó. Dòng chảy như vậy thường thấy trong các tinh vân hành tinh.
“Các ngôi sao đồng hành bị nghi ngờ trong NGC 6302 và NGC 7027 không được phát hiện trực tiếp vì chúng ở bên cạnh, hoặc có lẽ đã bị nuốt chửng bởi những ngôi sao khổng lồ đỏ lớn hơn, một loại sao sáng hơn hàng trăm đến hàng nghìn lần Mặt trời, “thành viên nhóm Bruce Balick của Đại học Washington ở Seattle cho biết. “Giả thuyết về các ngôi sao hợp nhất dường như là lời giải thích tốt nhất và đơn giản nhất cho các tính năng được thấy trong các tinh vân hành tinh đối xứng và tích cực nhất. Đó là một khái niệm thống nhất mạnh mẽ, cho đến nay không có đối thủ.”
Tinh vân bướm
Hãy tưởng tượng một vòi phun nước cỏ quay cuồng, tung ra hai dòng suối hình chữ S. Lúc đầu nó có vẻ hỗn loạn, nhưng nếu bạn nhìn chằm chằm một lúc, bạn có thể theo dõi các mẫu của nó. Hình dạng chữ S tương tự có trong Tinh vân Bướm, ngoại trừ trong trường hợp này, nó không phải là nước trong không khí, mà là khí thổi ra ở tốc độ cao bởi một ngôi sao. Và “S” chỉ xuất hiện khi được chụp bởi bộ lọc camera Hubble ghi lại phát xạ gần hồng ngoại từ các nguyên tử sắt bị ion hóa đơn lẻ.
“Hình dạng chữ S trong khí thải sắt từ Tinh vân Bướm là một vật mở mắt thực sự”, ông Kastner nói. Hình dạng S trực tiếp theo dõi các lần phóng gần đây nhất từ khu vực trung tâm, do các va chạm trong tinh vân đặc biệt dữ dội ở các khu vực cụ thể này của NGC 6302. Phát xạ sắt này là một tác nhân nhạy cảm của các va chạm năng lượng giữa gió chậm và gió nhanh từ các ngôi sao. Nó thường được quan sát thấy trong tàn dư siêu tân tinh và hạt nhân thiên hà hoạt động, và các tia nước chảy ra từ các ngôi sao mới sinh, nhưng rất hiếm thấy trong các tinh vân hành tinh.
Thực tế là phát thải sắt chỉ xuất hiện dọc theo các hướng đối nghịch, lệch tâm này ngụ ý rằng nguồn của dòng chảy nhanh đang chao đảo theo thời gian, giống như một đỉnh quay tròn sắp rơi. Đó là một dấu hiệu khác về sự hiện diện của một đĩa, điều khiển dòng chảy, và cũng là một người bạn đồng hành nhị phân.
Tinh vân ‘Viên ngọc quý’
Tinh vân hành tinh NGC 7027 đã dần dần làm giảm khối lượng của nó trong các mô hình xoắn ốc yên tĩnh, đối xứng hoặc có lẽ trong nhiều thế kỷ – cho đến gần đây. Trong một số khía cạnh, những thay đổi trong tinh vân này thậm chí còn kịch tính hơn so với những thay đổi trong tinh vân Bướm. Một cái gì đó gần đây đã đi lên ở trung tâm, tạo ra một mô hình cỏ ba lá mới, với những viên đạn vật liệu bắn ra theo những hướng cụ thể.
Các hình ảnh mới của NGC 7027 của nhóm nghiên cứu cho thấy sự phát xạ từ sắt bị ion hóa đơn gần giống với các quan sát của Đài quan sát tia X Chandra của NASA vào năm 2000 và 2014 như một phần trong nghiên cứu trước đó của Kastner, thành viên nhóm Rodolfo Montez Jr. của Trung tâm Vật lý thiên văn | Harvard & Smithsonian, và các cộng tác viên. Phát thải sắt theo dõi các dòng chảy theo hướng đông nam-tây bắc cũng tạo ra các cú sốc phát ra tia X được chụp bởi Chandra. “Chúng tôi có một nghi ngờ lén lút rằng tinh vân này là một ví dụ tuyệt vời về những gì xảy ra khi một ngôi sao khổng lồ đỏ đột ngột nuốt chửng một người bạn đồng hành”, Montez Jr.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi NASA / Goddard Space Flight Center . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :