Sao Thổ là một biểu tượng. Ở đó, không có gì khác giống như nó trong Hệ mặt trời, và nó có một thứ gì đó ngay cả trẻ em cũng nhận ra. Nhưng có một vật thể ở xa mà các nhà thiên văn học gọi là tinh vân Sao Thổ, bởi vì từ xa nó giống với hành tinh này, với hình dạng vòng tròn rõ rệt.
Tinh vân Saturn không liên quan đến hành tinh, ngoại trừ hình dạng. Nó cách xa khoảng năm ngàn năm ánh sáng, vì vậy trong một kính thiên văn sân sau nhỏ, nó giống với hành tinh này. Nhưng khi các nhà thiên văn huấn luyện các kính viễn vọng lớn trên đó, ảo ảnh sụp đổ.
Các nhà khoa học tại Tây Ban Nha, Viện Acaduto de Astrofísica de Canarias (IAC) là một phần của một nghiên cứu gần đây về tinh vân Sao Thổ. Bài báo của họ, được gọi là Một cuộc khảo sát quang phổ hình ảnh của tinh vân hành tinh NGC 7009 với MUSE tựa đã được công bố trên tạp chí Astronomy and Astrophysics. Nó đã nghiên cứu chi tiết đầu tiên về một tinh vân hành tinh thiên hà với máy quang phổ trường tích phân MUSE (Multi-Unit Spectral Explorer) trên Kính viễn vọng rất lớn (VLT) của ESO. Tác giả chính của nghiên cứu là Jeremy Walsh, nhà nghiên cứu tại Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO), quê hương của VLT.
Tinh vân Saturn là một tinh vân hành tinh, một cái tên không may cho loại vật thể này. Tinh vân hành tinh không liên quan gì đến các hành tinh và mọi thứ liên quan đến các ngôi sao. Một tinh vân hành tinh thực sự là tàn dư của sao: Một xác chết sáng chói còn sót lại sau khi một ngôi sao hết nhiên liệu và chết. Những gì trái còn lại là một cấu trúc phức tạp của các đám mây của các loại khí nhiệt độ khác nhau, được thắp sáng bởi một sao lùn trắng ở trung tâm.
Chúng được gọi là tinh vân hành tinh khi chúng lần đầu tiên được nhìn thấy qua kính viễn vọng, bởi vì ở khoảng cách xa, chúng trông giống như những người khổng lồ khí trong Hệ Mặt trời của chúng ta. Thật không may, cái tên đã bị mắc kẹt, gây nhầm lẫn cho người tò mò astro kể từ đó.
Tinh vân Sao Thổ, hay NGC 7009 như nó được biết đến, là một trong những tinh vân hành tinh phức tạp nhất ngoài kia, và sự phức tạp đó khiến nó trở thành một đối tượng hấp dẫn của nghiên cứu đối với các nhà thiên văn học và vật lý thiên văn. Tại sao nó sẽ là nó? Chỉ cần nhìn vào nó.
Nghiên cứu mới này là lần đầu tiên công cụ MUSE trên VLT được sử dụng để nghiên cứu một tinh vân hành tinh thiên hà. Các nhà thiên văn học tham gia vào nghiên cứu nói rằng MUSE đã tiết lộ sự phức tạp bất ngờ trong tinh vân Sao Thổ.
Bản thân tinh vân bao gồm khí và bụi bị trục xuất bởi một ngôi sao khổng lồ đỏ vào cuối đời, được thắp sáng bởi sao lùn trắng còn sót lại ở trung tâm của nó. Các nhà thiên văn học biết điều này bởi vì họ có thể thấy toàn bộ quá trình diễn ra ở các ngôi sao khác trên khắp bầu trời ở các giai đoạn khác nhau của cuộc sống. Nhưng những gì họ don lồng biết là chi tiết trong lịch sử hình thành tinh vân hành tinh. Và họ không giống như không biết.
Công cụ MUSE trên VLT là lý tưởng cho công việc như thế này.
MUSE có khả năng mạnh mẽ để cảm nhận cường độ ánh sáng như là một hàm của màu sắc hoặc bước sóng của nó, trong mỗi pixel trong ảnh của nó. Trong một hình ảnh duy nhất, MUSE có thể thu được 900.000 quang phổ của các mảng nhỏ trên bầu trời. Nó có thể chụp ảnh các vật thể như tinh vân hành tinh theo ba chiều và các nhà thiên văn học đã sử dụng tất cả thông tin này để tiết lộ sự phức tạp bất ngờ trong tinh vân Sao Thổ. Những gì họ tìm thấy là một loạt các cấu trúc, liên kết với các nguyên tử và ion khác nhau.
Nghiên cứu tiết lộ rằng các cấu trúc này thể hiện sự khác biệt thực sự về các tính chất trong tinh vân, như mật độ cao hơn và thấp hơn, cũng như nhiệt độ cao hơn và thấp hơn, ông giải thích Jeremy Walsh, nhà nghiên cứu tại Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO) và là tác giả đầu tiên của học. Walsh báo cáo một trong những hệ lụy là các nghiên cứu lịch sử - và đơn giản hơn - dựa trên sự xuất hiện hình thái của tinh vân hành tinh dường như báo hiệu các liên kết quan trọng đến các điều kiện cơ bản trong khí.
Sử dụng sức mạnh của công cụ MUSE và VLT, nhóm nghiên cứu đã tiết lộ dữ liệu cho thấy khí bên trong tinh vân này hoàn toàn không phải là đồng nhất. Bài báo của họ vạch ra các thành phần khí và bụi trong tinh vân của bốn nhiệt độ và ba mật độ.
Ana Monreal Ibero, tác giả thứ hai của bài báo và nhà nghiên cứu tại IAC, đã nhận xét về sự hiện diện và phân phối hydro và helium trong tinh vân Saturn. Hydrogen và helium là hai nguyên tố dồi dào nhất trong vũ trụ và đặc điểm của chúng trong tinh vân là rất quan trọng để hiểu được sự hình thành của vật thể và cái chết của người khổng lồ đỏ đã tạo ra nó.
Liên quan đến hydro, Ibero cho biết, sự hiện diện của bụi trong tinh vân cũng có thể được suy ra từ sự thay đổi màu sắc giữa các vạch phát xạ khác nhau của hydro, có thể xác định màu sắc theo lý thuyết nguyên tử. Nhóm của chúng tôi phát hiện ra rằng sự phân bố bụi trong tinh vân không đồng đều, nhưng cho thấy sự sụt giảm ở mép của vỏ khí bên trong. Kết quả này cho thấy những thay đổi mạnh mẽ trong việc phóng bụi trong các đợt tử vong cuối cùng của ngôi sao kiểu mặt trời hoặc, thay vào đó, hình thành và phá hủy bụi cục bộ.
Khi nói đến helium, lý thuyết tinh vân hiện tại nói rằng sự phân bố của nó trong một tinh vân hành tinh phải đồng nhất. Để kiểm tra điều này, các tác giả đã sử dụng dữ liệu MUSE để ánh xạ helium trong tinh vân Sao Thổ. Họ đã tìm thấy các biến thể theo hình thái vỏ của tinh vân. Điều này ngụ ý rằng các phương pháp xác định helium hiện tại cần cải thiện, hoặc giả định rằng sự phong phú là đồng nhất nên bị từ chối. Monreal nói.
Tinh vân hành tinh là những đối tượng hấp dẫn. Những bức màn khí và bụi ma quái của chúng không thể cưỡng lại được bằng mắt. Đây là lần đầu tiên MUSE được sử dụng để nghiên cứu một tinh vân hành tinh, và mặc dù vẻ đẹp của vật thể này có một chút mê hoặc, nhưng nó lại khoa học cơ bản gây tò mò cho các nhà thiên văn học và vật lý thiên văn.
Các tác giả của bài báo thừa nhận rằng họ chỉ trình bày một số lượng phân tích hạn chế ở một số khía cạnh. Nhưng công việc của họ cho thấy công cụ MUSE đầy tiềm năng. Như họ đã nói trong phần kết luận của bài báo của mình, các quan sát cho thấy tiềm năng to lớn của thiết bị này trong việc thúc đẩy các nghiên cứu quang phổ quang học về tinh vân phát xạ mở rộng.
- Thông cáo báo chí của IAC: Tinh vân Sao Thổ cho thấy sự phức tạp của nó
- Thông cáo báo chí ESO: Bản đồ cấu trúc kỳ lạ của tinh vân Sao Thổ
- Tài liệu nghiên cứu: Một khảo sát quang phổ hình ảnh của tinh vân hành tinh NGC 7009 với MUSE
- Mục nhập Wikipedia: Tinh vân Sao Thổ
- Trang web ESO: Explorer đa đơn vị MUSE
