Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO) đã phát hành một bộ ảnh tuyệt đẹp về các đĩa hoàn cảnh bao quanh các ngôi sao trẻ. Các hình ảnh được chụp bằng thiết bị SPHERE (Spectro-Polarimetric Độ tương phản cao Exoplanet REsearch) trên Kính thiên văn rất lớn ESO của ESO ở Chile. Chúng tôi đã xem xét hình ảnh của các đĩa hoàn cảnh trong một thời gian khá lâu, nhưng bộ sưu tập này cho thấy sự đa dạng hấp dẫn của các hình dạng mà kích thước mà các đĩa này có thể có.
Chúng tôi có một mô hình hình thành sao được chấp nhận rộng rãi được hỗ trợ bởi nhiều bằng chứng, bao gồm cả những hình ảnh giống như những hình ảnh từ ESO. Mô hình bắt đầu với một đám mây khí và bụi gọi là đám mây phân tử khổng lồ. Trong đám mây đó, một túi khí và bụi bắt đầu đông lại. Cuối cùng, khi trọng lực làm cho vật chất rơi vào bên trong, túi sẽ trở nên đồ sộ hơn, và càng gây ra lực hấp dẫn hơn. Nhiều khí và bụi tiếp tục được hút vào.
Các vật liệu rơi vào cũng cung cấp một số động lượng góc cho túi, gây ra sự quay. Một khi đủ vật chất được tích lũy, nhiệt hạch đốt cháy và một ngôi sao được sinh ra. Tại thời điểm đó, có một ngôi sao nguyên sinh bên trong đám mây, với khí và bụi chưa sử dụng còn lại trong một vòng quay quanh ngôi sao nguyên sinh. Vòng quay còn lại đó được gọi là đĩa hoàn cảnh, trong đó các hành tinh cuối cùng hình thành.
Có những hình ảnh khác về đĩa hoàn cảnh, nhưng chúng đã được thử thách để chụp. Để hình ảnh bất kỳ số lượng chi tiết trong các đĩa đòi hỏi phải chặn ánh sáng của ngôi sao ở trung tâm của đĩa. Đó là nơi mà SPHERE đến.
SPHERE đã được thêm vào Kính thiên văn rất lớn ESO vào năm 2014. Công việc chính của nó là trực tiếp hình ảnh ngoại hành tinh, nhưng nó cũng có khả năng chụp ảnh các đĩa hoàn cảnh. Để làm điều đó, nó tách hai loại ánh sáng: phân cực và không phân cực.
Ánh sáng đến trực tiếp từ một ngôi sao trong những hình ảnh này, một ngôi sao trẻ vẫn được bao quanh bởi một đĩa hoàn cảnh khác là không phân cực. Nhưng một khi ánh sáng sao đó bị phân tán bởi chính vật liệu trong đĩa, ánh sáng sẽ bị phân cực. SPHERE, như tên gọi của nó, có thể tách hai loại ánh sáng và tách biệt ánh sáng khỏi đĩa. Đó là cách các công cụ ghi lại hình ảnh hấp dẫn của các đĩa.
Kể từ khi rõ ràng rằng các ngoại hành tinh không phải là hiếm, và hầu hết các ngôi sao có lẽ tất cả các ngôi sao đều có các hành tinh quay quanh chúng, hiểu được sự hình thành hệ mặt trời đã trở thành một chủ đề nóng. Vấn đề là chúng ta có thể thực sự thấy nó xảy ra trong thời gian thực. Chúng ta có thể nhìn vào Hệ mặt trời của chính chúng ta và các hệ thống khác được hình thành đầy đủ và đoán xem chúng đã hình thành như thế nào. Nhưng sự hình thành hành tinh được ẩn giấu bên trong những sự kiện hoàn cảnh. Nhìn vào các đĩa đó là rất quan trọng để hiểu được liên kết giữa các thuộc tính của chính đĩa đó và các hành tinh hình thành trong hệ thống.
Các đĩa được chụp trong bộ sưu tập này hầu hết là từ một nghiên cứu có tên là khảo sát DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE). Ngôi sao T Tauri là những ngôi sao trẻ dưới 10 triệu năm tuổi. Ở độ tuổi đó, các hành tinh vẫn đang trong quá trình hình thành. Các ngôi sao nằm cách Trái đất từ 230 đến 550 năm ánh sáng. Về mặt thiên văn học, điều đó khá gần gũi. Nhưng ánh sáng chói lóa của các ngôi sao vẫn khiến cho việc chụp ánh sáng mờ của đĩa rất khó khăn.
Một trong những hình ảnh không phải là một ngôi sao T Tauri và không phải từ nghiên cứu của DARTTS-S. Đĩa xung quanh ngôi sao GSC 07394-00759, trong hình trên, thực ra là từ khảo sát SHINE (SpHere INfrared for Exoplanets), mặc dù bản thân hình ảnh được chụp bằng SPHERE. GSC 07394-00759 là một ngôi sao đỏ, một phần của hệ thống nhiều sao là một phần của nghiên cứu DARTTS-S. Điều khó hiểu là ngôi sao đỏ bằng tuổi với ngôi sao T TAURI trong cùng hệ thống, nhưng vòng tròn quanh ngôi sao đỏ phát triển hơn nhiều. Tại sao hai đĩa xung quanh hai ngôi sao cùng tuổi khác nhau về quy mô thời gian và tiến hóa là một câu đố và là một trong những lý do tại sao các nhà thiên văn học muốn nghiên cứu các đĩa này chặt chẽ hơn nhiều.
Chúng ta có thể nghiên cứu Hệ mặt trời của riêng mình, và xem xét các vị trí và đặc điểm của các hành tinh và vành đai tiểu hành tinh và Vành đai Kuiper. Từ đó chúng ta có thể cố gắng đoán xem tất cả hình thành như thế nào, nhưng cơ hội duy nhất của chúng ta để hiểu làm thế nào tất cả kết hợp với nhau là nhìn vào các hệ mặt trời trẻ hơn khi chúng hình thành.
Thiết bị SPHERE và các thiết bị tương lai khác như Kính thiên văn vũ trụ James Webb, sẽ cho phép chúng ta xem xét các đĩa hoàn cảnh xung quanh các ngôi sao khác và để trêu chọc các chi tiết về sự hình thành hành tinh. Những hình ảnh mới từ SPHERE là một hương vị hấp dẫn của chi tiết và sự đa dạng mà chúng ta có thể mong đợi để xem.
