Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà thiên văn học đã sử dụng hai trong số các kính viễn vọng vô tuyến mạnh nhất trên thế giới để tạo ra hơn ba trăm hình ảnh của các đĩa hình thành hành tinh xung quanh các ngôi sao rất trẻ trong Đám mây Orion. Những hình ảnh này tiết lộ chi tiết mới về nơi sinh của các hành tinh và giai đoạn sớm nhất của sự hình thành sao.
Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã sử dụng hai trong số các kính viễn vọng vô tuyến mạnh nhất trên thế giới để tạo ra hơn ba trăm hình ảnh của các đĩa hình thành hành tinh xung quanh các ngôi sao rất trẻ trong Đám mây Orion. Những hình ảnh này tiết lộ chi tiết mới về nơi sinh của các hành tinh và giai đoạn sớm nhất của sự hình thành sao.
Hầu hết các ngôi sao trong vũ trụ đều có các hành tinh đi kèm. Những hành tinh này được sinh ra trong các vòng bụi và khí, được gọi là đĩa hình thành hành tinh. Ngay cả những ngôi sao rất trẻ cũng được bao quanh bởi những chiếc đĩa này. Các nhà thiên văn học muốn biết chính xác khi nào các đĩa này bắt đầu hình thành và chúng trông như thế nào. Nhưng những ngôi sao trẻ rất mờ nhạt, và có những đám mây bụi và khí dày đặc bao quanh chúng trong các vườn ươm sao. Chỉ các mảng kính viễn vọng vô tuyến có độ nhạy cao mới có thể phát hiện ra các đĩa nhỏ xung quanh những ngôi sao trẻ sơ sinh này giữa các vật liệu dày đặc trong những đám mây này.
Đối với nghiên cứu mới này, các nhà thiên văn học đã chỉ cả Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) và Atacama Large Millimét / milimét Array (ALMA) cho một khu vực trong không gian nơi sinh ra nhiều ngôi sao: Đám mây phân tử Orion. Cuộc khảo sát này được gọi là VLA / ALMA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM) là cuộc khảo sát lớn nhất về các ngôi sao trẻ và các đĩa của họ cho đến nay.
Những ngôi sao rất trẻ còn được gọi là các nguyên mẫu hình thành trong các đám mây khí và bụi trong không gian. Bước đầu tiên trong quá trình hình thành của một ngôi sao là khi những đám mây dày đặc này sụp đổ do trọng lực. Khi đám mây sụp đổ, nó bắt đầu quay – tạo thành một đĩa dẹt xung quanh nguyên mẫu. Vật liệu từ đĩa tiếp tục nuôi ngôi sao và làm cho nó phát triển. Cuối cùng, vật liệu còn sót lại trong đĩa dự kiến sẽ hình thành các hành tinh.
Nhiều khía cạnh về các giai đoạn đầu tiên của sự hình thành sao và cách thức hình thành đĩa vẫn chưa rõ ràng. Nhưng cuộc khảo sát mới này cung cấp một số manh mối còn thiếu khi VLA và ALMA nhìn xuyên qua những đám mây dày đặc và quan sát hàng trăm nguyên mẫu và đĩa của chúng trong các giai đoạn hình thành khác nhau.
Đĩa hình thành hành tinh trẻ
“Cuộc khảo sát này cho thấy khối lượng và kích thước trung bình của các đĩa tiền đạo rất trẻ này”, John Tobin thuộc Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO) tại Charlottesville, Virginia, và lãnh đạo nhóm khảo sát cho biết. “Bây giờ chúng ta có thể so sánh chúng với các đĩa cũ hơn đã được nghiên cứu chuyên sâu với ALMA.”
Điều mà Tobin và nhóm của ông tìm thấy là các đĩa rất trẻ có thể có kích thước tương tự nhau nhưng trung bình nặng hơn nhiều so với các đĩa cũ. Khi một ngôi sao phát triển, nó ăn ngày càng nhiều vật chất từ đĩa. Điều này có nghĩa là các đĩa trẻ hơn có nhiều nguyên liệu thô hơn từ đó các hành tinh có thể hình thành. Có thể các hành tinh lớn hơn đã bắt đầu hình thành xung quanh các ngôi sao rất trẻ.
Bốn bảo vệ đặc biệt
Trong số hàng trăm hình ảnh khảo sát, bốn nguyên mẫu trông khác so với phần còn lại và thu hút sự chú ý của các nhà khoa học. “Những ngôi sao mới sinh này trông rất bất thường và bồng bềnh”, thành viên nhóm Nicole Karnath thuộc Đại học Toledo, Ohio (hiện thuộc Trung tâm Khoa học SOFIA) cho biết. “Chúng tôi nghĩ rằng chúng đang ở một trong những giai đoạn đầu tiên của sự hình thành sao và một số thậm chí có thể chưa hình thành thành sao.”
Điều đặc biệt là các nhà khoa học đã tìm thấy bốn trong số những vật thể này. “Chúng tôi hiếm khi tìm thấy nhiều hơn một vật thể bất thường như vậy trong một lần quan sát”, Karnath, người đã sử dụng bốn ngôi sao trẻ sơ sinh này để đề xuất một lộ trình sơ đồ cho các giai đoạn hình thành sao sớm nhất. “Chúng tôi không hoàn toàn chắc chắn họ bao nhiêu tuổi, nhưng có lẽ chúng trẻ hơn mười nghìn năm.”
Để được định nghĩa là một nguyên mẫu (lớp 0) điển hình, các ngôi sao không chỉ có một đĩa quay phẳng xung quanh chúng mà còn là một dòng chảy – phun ra vật liệu theo hướng ngược lại – giúp xóa sạch đám mây dày đặc xung quanh các ngôi sao và làm cho chúng quang học có thể nhìn thấy. Dòng chảy này rất quan trọng, vì nó ngăn chặn các ngôi sao vượt khỏi tầm kiểm soát trong khi chúng phát triển. Nhưng khi chính xác những dòng chảy này bắt đầu xảy ra, là một câu hỏi mở trong thiên văn học.
Một trong những ngôi sao trẻ trong nghiên cứu này được gọi là HOPS 404 có sự giảm sút những chỉ có hai km (1,2 dặm) mỗi giây (một điển hình protostar-dòng chảy của 10-100 km / s hoặc 6-62 dặm / s). Karnath giải thích: “Đó là một mặt trời sưng húp lớn vẫn đang tập trung rất nhiều khối lượng, nhưng chỉ cần bắt đầu chảy ra để mất động lực góc cạnh để có thể tiếp tục phát triển. Đây là một trong những dòng chảy nhỏ nhất mà chúng tôi đã thấy và nó hỗ trợ cho lý thuyết của chúng tôi về bước đầu tiên trong việc hình thành một protostar trông như thế nào.”
Kết hợp ALMA và VLA
Độ phân giải và độ nhạy tinh tế được cung cấp bởi cả ALMA và VLA là rất quan trọng để hiểu cả khu vực bên ngoài và bên trong của các nguyên mẫu và đĩa của chúng trong khảo sát này. Mặc dù ALMA có thể kiểm tra vật liệu bụi dày đặc xung quanh các nguyên mẫu rất chi tiết nhưng hình ảnh từ VLA được tạo ra ở bước sóng dài hơn là điều cần thiết để hiểu cấu trúc bên trong của các nguyên mẫu nhỏ nhất ở quy mô nhỏ hơn hệ mặt trời của chúng ta.
“Việc sử dụng kết hợp ALMA và VLA đã mang đến cho chúng tôi những điều tốt nhất của cả hai thế giới,” Tobin nói. “Nhờ những kính thiên văn này, chúng tôi bắt đầu hiểu cách hình thành hành tinh bắt đầu.”
Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia là một cơ sở của Quỹ khoa học quốc gia, được vận hành theo thỏa thuận hợp tác của Associated University, Inc.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :