Những hình ảnh mới từ Kính viễn vọng Không gian James Webb đã tiết lộ những cặp vật thể giống hành tinh đáng ngạc nhiên trong Tinh vân Orion chưa từng được phát hiện trước đây.

Tinh vân Orion, một đám mây bụi và khí phát sáng, là một trong những tinh vân sáng nhất trên bầu trời đêm và có thể nhận dạng như là thanh kiếm trong chòm sao Orion.

Nằm cách Trái đất 1.300 năm ánh sáng, tinh vân này từ lâu đã mang đến cho các nhà thiên văn học vô số thiên thể để nghiên cứu, bao gồm các đĩa hình thành hành tinh xung quanh các ngôi sao trẻ và sao lùn nâu, hoặc các vật thể có khối lượng nằm giữa hành tinh và sao.

Các nhà thiên văn học đã sử dụng máy ảnh cận hồng ngoại của Webb, được gọi là NIRCam, để chụp các bức tranh khảm của Tinh vân Orion ở bước sóng ánh sáng ngắn và dài, tiết lộ những chi tiết chưa từng có và những khám phá bất ngờ.

Khi các nhà thiên văn học Samuel G. Pearson và Mark J. McCaughrean nghiên cứu hình ảnh bước sóng ngắn của Tinh vân Orion, họ đã phóng to Trapezium Cluster, một khu vực hình thành sao trẻ có niên đại khoảng 1 triệu năm tuổi, chứa đầy hàng nghìn những ngôi sao mới. Ngoài các ngôi sao, các nhà khoa học còn phát hiện ra các sao lùn nâu quá nhỏ để khởi động phản ứng tổng hợp hạt nhân ở lõi của chúng để trở thành sao. Sao lùn nâu có khối lượng nhỏ hơn 7% khối lượng mặt trời.

Trong quá trình săn lùng các vật thể biệt lập có khối lượng thấp khác, các nhà thiên văn học đã tìm thấy một thứ mà họ chưa từng thấy: các cặp vật thể giống hành tinh có khối lượng từ 0,6 đến 13 lần khối lượng Sao Mộc dường như thách thức một số lý thuyết thiên văn cơ bản.

Các nhà khoa học gọi chúng là Vật thể Nhị phân Khối lượng Sao Mộc, hay JuMBOs.

Pearson, nhà nghiên cứu của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu tại Trung tâm Nghiên cứu và Công nghệ Vũ trụ Châu Âu ở Hà Lan, cho biết: “Mặc dù một số trong số chúng có khối lượng lớn hơn hành tinh Sao Mộc, nhưng chúng sẽ có cùng kích thước và chỉ lớn hơn một chút.”

Có thể nhìn thấy năm JuMBO trong hình ảnh trên, đã phóng to các chi tiết sắc nét hơn của bức chân dung của Webb lớn hơn của Trapezium Cluster trong Tinh vân Orion. (ESA)

Các nhà thiên văn học đã tìm thấy 40 cặp JuMBO và hai hệ thống ba, tất cả đều nằm trên quỹ đạo rộng xung quanh nhau. Mặc dù chúng tồn tại theo cặp nhưng các vật thể này thường cách nhau khoảng 200 đơn vị thiên văn, hoặc gấp 200 lần khoảng cách giữa Trái đất và mặt trời. Có thể mất từ 20.000 đến 80.000 năm để các vật thể hoàn thành một quỹ đạo quanh nhau.

Pearson cho biết nhiệt độ của các vật thể dao động từ 1.000 độ F (537 độ C) đến 2.300 F (1.260 C). Về mặt thiên văn học, các vật thể khí này còn trẻ – khoảng 1 triệu năm tuổi. Trong khi đó, hệ mặt trời của chúng ta đã 4,57 tỷ năm tuổi.

McCaughrean, cố vấn cấp cao về khoa học và thám hiểm tại Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, cho biết: “Chúng ta đang đi được nửa vòng đời của mặt trời, vì vậy những vật thể này ở Orion mới 3 ngày tuổi. Chúng vẫn khá sáng và ấm vì năng lượng mà chúng có khi được tạo ra vẫn cho phép chúng phát sáng, đó là cách chúng ta có thể nhìn thấy những thứ này ngay từ đầu.”

McCaughrean và Pearson đã viết hai bài nghiên cứu dựa trên những khám phá của họ về Tinh vân Orion bằng kính viễn vọng Webb. Các nghiên cứu đã được gửi tới các tạp chí học thuật để xuất bản và những phát hiện sơ bộ có sẵn trên một trang in sẵn có tên arXiv. Nhưng vẫn còn nhiều câu hỏi về JuMBO - bao gồm cả việc chúng xuất hiện như thế nào ngay từ đầu.

JuMBOs: Phá vỡ các quy luật của thiên văn học

Các ngôi sao hình thành từ những đám mây khí và bụi khổng lồ sụp đổ dưới lực hấp dẫn. Quá trình này tiếp tục khi các đĩa khí và bụi xoáy quanh các ngôi sao, hình thành nên các hành tinh. Nhưng không có lý thuyết hiện tại nào giải thích được JuMBO hình thành như thế nào hoặc tại sao chúng lại hiện diện trong Tinh vân Orion, McCaughrean nói.

Ví dụ, một số khoa học có thể coi JuMBO giống như các hành tinh du mục hoặc các vật thể có khối lượng hành tinh tự do di chuyển trong không gian mà không quay quanh các ngôi sao. Nhưng nhiều hành tinh du mục bắt đầu quay quanh các ngôi sao trước khi bị đẩy ra ngoài, và thật khó để giải thích tại sao các cặp trong số chúng bị đẩy ra cùng lúc trong khi vẫn giữ được lực liên kết hấp dẫn với nhau.

“Các nhà khoa học đã nghiên cứu các lý thuyết và mô hình về sự hình thành sao và hành tinh trong nhiều thập kỷ, nhưng không ai trong số họ dự đoán rằng chúng ta sẽ tìm thấy những cặp vật thể có khối lượng siêu thấp trôi nổi một mình trong không gian – và chúng ta đang nhìn thấy rất nhiều trong số chúng,” Pearson nói. “Điều quan trọng mà chúng tôi học được từ điều này là có điều gì đó sai lầm về cơ bản trong hiểu biết của chúng ta về sự hình thành hành tinh, sự hình thành sao hoặc cả hai.”

Những vật thể giống hành tinh bí ẩn có thể được nhìn thấy lần đầu tiên trong hình ảnh này bên trong Tinh vân Orion và Trapezium Cluste. (NASA/ESA/CSA)

Tinh vân Orion là mục tiêu quan sát yêu thích của các nhà thiên văn học, và các kính thiên văn càng lớn và phức tạp thì càng có nhiều vật thể được tiết lộ trong tinh vân, McCaughrean nói.

Pearson cho biết qua email: “Mặc dù các vật thể mà chúng tôi đang quan sát thực sự mờ nhạt nhưng chúng sáng nhất trong vùng hồng ngoại, vì vậy đó là nơi bạn có cơ hội tốt nhất để phát hiện ra chúng. JWST là kính viễn vọng hồng ngoại mạnh nhất từng được chế tạo và những quan sát này đơn giản là không thể thực hiện được với bất kỳ kính thiên văn nào khác.”

Pearson cho biết, các quan sát về tinh vân này đã được lên kế hoạch vào đầu năm 2024 có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về thành phần khí quyển của JuMBO. Các nhà nghiên cứu cũng muốn khám phá thêm chi tiết về các vật thể, bao gồm cả việc thực hiện các phép đo chính xác về khối lượng của chúng.

Trong khi đó, nghiên cứu khác tập trung vào các khu vực hình thành sao khác nhau có thể tiết lộ liệu JuMBO có ở nơi nào khác ngoài Tinh vân Orion hay không.

“Câu hỏi chính là, ‘Cái gì?! Điều đó đến từ đâu?'” Pearson nói. “Thật bất ngờ là sẽ cần rất nhiều quan sát và mô hình hóa trong tương lai để giải thích nó.”

© 2023 CNN Digital

Bản tiếng Việt của The Canada Life