Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà thiên văn học đang phát hiện ra rằng các hành tinh gặp khó khăn trong việc hình thành ở khu vực trung tâm xù xì của cụm sao đông đúc, Westerlund 2. Cách xa 20.000 năm ánh sáng, Westerlund 2 là phòng thí nghiệm độc đáo để nghiên cứu các quá trình tiến hóa của sao vì nó tương đối Gần đó, khá trẻ, và có một quần thể sao lớn.
Các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA đang phát hiện ra rằng các hành tinh gặp khó khăn trong việc hình thành ở khu vực trung tâm xù xì của cụm sao khổng lồ, Westerlund 2. Nằm cách đó 20.000 năm ánh sáng, Westerlund 2 là phòng thí nghiệm độc đáo để nghiên cứu quá trình tiến hóa của sao bởi vì nó tương đối gần, khá trẻ và chứa một quần thể sao lớn.
Một nghiên cứu của Hubble về các ngôi sao trong Westerlund 2 trong ba năm đã tiết lộ rằng tiền thân của các đĩa hình thành hành tinh bao quanh các ngôi sao gần trung tâm của cụm sao không có những đám mây bụi lớn, dày đặc mà trong vài triệu năm có thể trở thành các hành tinh.
Tuy nhiên, các quan sát cho thấy các ngôi sao trên ngoại vi của cụm sao có những đám mây bụi hình thành hành tinh to lớn được nhúng trong các đĩa của chúng. Các nhà nghiên cứu nghĩ rằng hệ mặt trời của chúng ta tuân theo công thức này khi nó hình thành cách đây 4,6 tỷ năm.
Vậy tại sao một số ngôi sao trong Westerlund 2 gặp khó khăn trong việc hình thành các hành tinh trong khi những ngôi sao khác thì không? Dường như sự hình thành hành tinh phụ thuộc vào vị trí và địa điểm. Các ngôi sao lớn nhất và sáng nhất trong cụm tập hợp trong lõi, được xác minh bằng các quan sát của các khu vực hình thành sao khác. Trung tâm của cụm chứa ít nhất 30 ngôi sao cực lớn, một số có trọng lượng gấp 80 lần khối lượng Mặt trời. Các bức xạ cực tím phồng rộp của chúng và các cơn gió sao giống như các cơn bão của các hạt tích điện thổi xung quanh các ngôi sao có khối lượng thấp hơn lân cận, phân tán các đám mây bụi khổng lồ.
“Về cơ bản, nếu bạn có những ngôi sao quái vật, năng lượng của chúng sẽ thay đổi tính chất của các đĩa xung quanh, những ngôi sao nhỏ hơn,” Elena Sabbi, thuộc Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian ở Baltimore và nhà nghiên cứu chính của nghiên cứu Hubble giải thích. “Bạn vẫn có thể có một đĩa, nhưng các ngôi sao thay đổi thành phần của bụi trong các đĩa, do đó khó tạo ra các cấu trúc ổn định cuối cùng sẽ dẫn đến các hành tinh. Chúng tôi nghĩ rằng bụi sẽ bay hơi sau 1 triệu năm hoặc nó thay đổi về thành phần và kích thước đáng kể đến mức các hành tinh không có các khối xây dựng để hình thành. “
Các quan sát của Hubble đại diện cho lần đầu tiên các nhà thiên văn học phân tích một cụm sao cực kỳ dày đặc để nghiên cứu môi trường nào thuận lợi cho sự hình thành hành tinh. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn đang tranh luận liệu các ngôi sao cồng kềnh được sinh ra ở trung tâm hay liệu chúng di cư đến đó. Westerlund 2 đã có những ngôi sao khổng lồ trong cốt lõi của mình, mặc dù đây là một hệ thống tương đối trẻ, 2 triệu năm tuổi.
Sử dụng Máy ảnh trường rộng 3 của Hubble, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng trong số gần 5.000 ngôi sao trong Westerlund 2 có khối lượng từ 0,1 đến 5 lần khối lượng Mặt trời, 1.500 trong số chúng cho thấy sự dao động trong ánh sáng của chúng khi các ngôi sao tích tụ vật chất từ các đĩa của chúng. Vật liệu quỹ đạo bị vón cục trong đĩa sẽ tạm thời chặn một số ánh sáng sao, gây ra dao động độ sáng.
Tuy nhiên, Hubble đã phát hiện dấu vết của vật liệu quay quanh như vậy chỉ xung quanh các ngôi sao bên ngoài khu vực trung tâm của cụm. Kính viễn vọng đã chứng kiến những giọt sáng lớn trong khoảng 10 đến 20 ngày, khoảng 5% số sao trước khi chúng trở lại độ sáng bình thường. Họ đã không phát hiện ra những điểm sáng này trong các ngôi sao cư trú trong vòng bốn năm ánh sáng của trung tâm. Những dao động này có thể được gây ra bởi những đám bụi lớn bay qua phía trước ngôi sao. Các cụm sẽ nằm trong một đĩa nghiêng gần như cạnh với góc nhìn từ Trái đất. “Chúng tôi nghĩ rằng chúng là các hành tinh hoặc cấu trúc đang hình thành,” Sabbi giải thích. “Đây có thể là những hạt giống cuối cùng dẫn đến các hành tinh trong các hệ thống phát triển hơn. Đây là những hệ thống mà chúng ta không thấy gần các ngôi sao rất lớn. Chúng ta chỉ thấy chúng trong các hệ thống bên ngoài trung tâm.”
Nhờ Hubble, các nhà thiên văn học giờ đây có thể thấy các ngôi sao đang tích tụ trong môi trường giống như vũ trụ sơ khai, nơi các cụm sao bị thống trị bởi các ngôi sao quái vật. Cho đến nay, môi trường sao nổi tiếng gần nhất có chứa các ngôi sao lớn là khu vực sinh sản trong Tinh vân Orion. Tuy nhiên, Westerlund 2 là một mục tiêu phong phú hơn vì dân số sao lớn hơn.
Các quan sát của Hubble về Westerlund 2 cho chúng ta cảm nhận rõ hơn về cách các ngôi sao có khối lượng khác nhau thay đổi theo thời gian và sức gió và bức xạ mạnh mẽ từ các ngôi sao rất lớn ảnh hưởng đến các ngôi sao có khối lượng thấp hơn gần đó và đĩa của chúng. Ví dụ, chúng ta thấy rằng các ngôi sao có khối lượng thấp hơn, như Mặt trời của chúng ta, gần các ngôi sao cực lớn trong cụm vẫn có đĩa và vẫn có thể tích tụ vật chất khi chúng phát triển. Nhưng cấu trúc của các đĩa của chúng (và do đó là hành tinh của chúng – khả năng hình thành) dường như rất khác so với các đĩa xung quanh các ngôi sao hình thành trong môi trường bình tĩnh hơn xa lõi cụm. Thông tin này rất quan trọng để xây dựng các mô hình hình thành hành tinh và tiến hóa sao.
Cụm này sẽ là một phòng thí nghiệm tuyệt vời để theo dõi các quan sát tiếp theo với Kính viễn vọng không gian James Webb sắp tới của NASA, một đài quan sát hồng ngoại. Hubble đã giúp các nhà thiên văn xác định các ngôi sao có cấu trúc hành tinh có thể. Với Webb, các nhà nghiên cứu có thể nghiên cứu những đĩa nào xung quanh các ngôi sao không tích tụ vật chất và những đĩa nào vẫn có vật liệu có thể tích tụ thành các hành tinh. Thông tin này về 1.500 ngôi sao sẽ cho phép các nhà thiên văn học vạch ra một con đường về cách các hệ sao phát triển và phát triển. Webb cũng có thể nghiên cứu hóa học của các đĩa trong các giai đoạn tiến hóa khác nhau và xem cách chúng thay đổi, đồng thời giúp các nhà thiên văn xác định môi trường có ảnh hưởng gì đến quá trình tiến hóa của chúng.
Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman của NASA, một đài quan sát hồng ngoại được lên kế hoạch khác, sẽ có thể thực hiện nghiên cứu của Sabbi trên một khu vực rộng lớn hơn nhiều. Westerlund 2 chỉ là một lát cắt nhỏ của một khu vực hình thành sao khổng lồ. Những vùng rộng lớn này chứa các cụm sao với độ tuổi khác nhau và mật độ khác nhau. Các nhà thiên văn học có thể sử dụng các quan sát của Kính viễn vọng Không gian La Mã để bắt đầu xây dựng số liệu thống kê về cách các đặc điểm của một ngôi sao, như khối lượng hoặc dòng chảy của nó, ảnh hưởng đến sự tiến hóa của chính nó hoặc bản chất của các ngôi sao hình thành gần đó. Các quan sát cũng có thể cung cấp thêm thông tin về cách các hành tinh hình thành trong môi trường khắc nghiệt.
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 :