Theo giả thuyết tinh vân, các ngôi sao và hệ thống các hành tinh của chúng hình thành từ những đám mây bụi và khí khổng lồ. Sau khi trải qua sự sụp đổ lực hấp dẫn tại trung tâm (tạo ra ngôi sao), vật chất còn lại sau đó tạo thành một đĩa bồi tụ trên quỹ đạo xung quanh nó. Theo thời gian, vấn đề này được đưa lên ngôi sao - cho phép nó trở nên đồ sộ hơn - và cũng dẫn đến việc tạo ra một hệ thống các hành tinh.
Và cho đến tuần này, Giả thuyết Tinh vân chỉ có thế. Với khoảng cách liên quan, và thực tế là sự hình thành các hệ sao phải mất hàng tỷ năm, để có thể chứng kiến quá trình ở các giai đoạn khác nhau là khá khó khăn. Nhưng nhờ vào nỗ lực của đội ngũ các nhà nghiên cứu từ Hoa Kỳ và Đài Loan, các nhà thiên văn học hiện đã chụp được hình ảnh rõ ràng đầu tiên của một ngôi sao trẻ được bao quanh bởi một đĩa bồi tụ.
Như họ đã giải thích trong bài báo của mình - Phát hiện đầu tiên về ngõ bụi đen xích đạo trong một đĩa Protostellar ở Submillim W Bước sóng, được xuất bản gần đây trên tạp chí Tiến bộ khoa học - các đĩa này khó giải quyết theo không gian vì kích thước nhỏ. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng Atacama Large Millimét / Subillim Array (ALMA) - cung cấp độ phân giải chưa từng có - họ có thể giải quyết một đĩa Star star và nghiên cứu chi tiết.
Hệ thống sao chính trong câu hỏi được gọi là HH 212, một hệ sao trẻ (40.000 năm tuổi) nằm trong chòm sao Orion, cách Trái đất khoảng 1300 năm ánh sáng. Hệ thống sao này được chú ý nhờ máy bay phản lực lưỡng cực mạnh mẽ - tức là dòng khí ion hóa liên tục từ các cực của nó - được cho là khiến nó tích tụ vật chất hiệu quả hơn. Do tuổi tác và vị trí của nó so với Trái đất, hệ thống protostar này đã trở thành mục tiêu phổ biến cho các nhà thiên văn học trong quá khứ.
Về cơ bản, thực tế là nó vẫn đang trong giai đoạn đầu hình thành (và thực tế là nó có thể được nhìn từ trên xuống) làm cho hệ thống sao lý tưởng để nghiên cứu sự tiến hóa của các ngôi sao có khối lượng thấp. Tuy nhiên, các tìm kiếm trước đây có độ phân giải tối đa 200 AU, điều đó có nghĩa là các nhà thiên văn chỉ có thể nhận được gợi ý về một đĩa bụi nhỏ. Đĩa này xuất hiện dưới dạng một phong bì dẹt, xoắn ốc về phía protostar ở trung tâm.
Nhưng với độ phân giải ALMA (8 AU, hoặc cao hơn 25 lần), nhóm nghiên cứu không chỉ có thể phát hiện đĩa bồi tụ mà còn có thể giải quyết không gian phát thải bụi ở bước sóng dưới chu vi. Như Chin-Fei Lee - một nhà nghiên cứu tại Viện Thiên văn học và Vật lý thiên văn Academia Sinica (ASIAA) tại Đài Loan và là tác giả chính của bài báo - cho biết trong một thông cáo báo chí của ALMA:
Thật là tuyệt vời khi thấy một cấu trúc chi tiết của một đĩa bồi rất trẻ. Trong nhiều năm, các nhà thiên văn học đã tìm kiếm các đĩa bồi tụ trong giai đoạn sớm nhất của sự hình thành sao, để xác định cấu trúc của chúng, cách chúng được hình thành và quá trình bồi tụ diễn ra như thế nào. Bây giờ sử dụng ALMA với toàn bộ sức mạnh độ phân giải, chúng tôi không chỉ phát hiện đĩa bồi tụ mà còn giải quyết nó, đặc biệt là cấu trúc dọc của nó, một cách chi tiết.
Những gì họ quan sát được là một đĩa có bán kính khoảng 60 đơn vị thiên văn, lớn hơn một chút so với khoảng cách từ Mặt trời và rìa ngoài của Vành đai Kuiper (50 AU). Họ cũng lưu ý rằng đĩa bị tổn hại bởi các khoáng chất silicat, sắt và các chất liên sao khác, và bao gồm một lớp tối xích đạo nổi bật được kẹp giữa hai lớp sáng hơn.
Sự tương phản giữa phần sáng và tối này là do nhiệt độ tương đối thấp và độ sâu quang học cao gần mặt phẳng trung tâm của đĩa. Trong khi đó, các lớp trên và dưới mặt phẳng trung tâm cho thấy sự hấp thụ lớn hơn ở cả bước sóng ánh sáng quang học và cận hồng ngoại. Vì sự xuất hiện nhiều lớp này, nhóm nghiên cứu đã mô tả nó trông giống như một chiếc bánh hamburger.
Những quan sát này là tin tức thú vị cho cộng đồng thiên văn, và không chỉ vì chúng là lần đầu tiên. Ngoài ra, họ cũng đại diện cho một cơ hội mới để nghiên cứu các đĩa nhỏ xung quanh các nguyên mẫu trẻ nhất. Và với các loại hình ảnh có độ phân giải cao được tạo ra bởi ALMA và các kính viễn vọng thế hệ tiếp theo khác, các nhà thiên văn học sẽ có thể đặt ra các ràng buộc mới và mạnh hơn đối với các lý thuyết liên quan đến sự hình thành đĩa.
Như Zhi-Yun Li từ Đại học Virginia (đồng tác giả của nghiên cứu) đã đưa ra:
Trong giai đoạn đầu tiên của sự hình thành sao, có những khó khăn về mặt lý thuyết trong việc tạo ra một đĩa như vậy, bởi vì từ trường có thể làm chậm quá trình quay của vật liệu sụp đổ, ngăn không cho một đĩa như vậy hình thành xung quanh một protostar rất trẻ. Phát hiện mới này ngụ ý rằng hiệu ứng làm chậm của từ trường trong quá trình hình thành đĩa có thể không hiệu quả như chúng ta nghĩ trước đây.
Cơ hội ngắm sao và hệ hành tinh trong giai đoạn hình thành sớm nhất của chúng và một cơ hội để kiểm tra lý thuyết của chúng tôi về cách thức mà nó thực hiện? Chắc chắn không có gì xảy ra mỗi ngày!
Và hãy chắc chắn thưởng thức video này về sự quan sát, lịch sự của ALMA và được thuật lại bởi Tiến sĩ Lee:
