Tinh vân Omega (Messier 17), còn được gọi là Tinh vân Thiên nga vì hình dạng khác biệt, là một trong những tinh vân nổi tiếng nhất trong thiên hà của chúng ta. Nằm cách Trái đất khoảng 5.500 năm ánh sáng trong chòm sao Nhân Mã, tinh vân này cũng là một trong những khu vực hình thành sao sáng nhất và lớn nhất trong Dải Ngân hà. Thật không may, các tinh vân rất khó nghiên cứu vì cách các đám mây bụi và khí che khuất nội thất của chúng.
Vì lý do này, các nhà thiên văn học buộc phải kiểm tra các tinh vân ở bước sóng không nhìn thấy để có ý tưởng tốt hơn về trang điểm của họ. Sử dụng Đài quan sát Địa tầng đối với Thiên văn học Hồng ngoại (SOFIA), một nhóm các nhà khoa học của NASA gần đây đã quan sát Tinh vân Thiên nga trong bước sóng hồng ngoại. Những gì họ tìm thấy đã tiết lộ rất nhiều về cách mà tinh vân và vườn ươm này phát triển theo thời gian.
Để rõ ràng, nghiên cứu các tinh vân hình thành sao như M17 không phải là nhiệm vụ đơn giản. Đối với người mới bắt đầu, nó chủ yếu bao gồm khí hydro nóng được chiếu sáng bởi những ngôi sao nóng nhất nằm bên trong nó. Tuy nhiên, những ngôi sao sáng nhất của nó có thể khó nhìn thấy trực tiếp vì chúng nằm trong kén khí và bụi dày đặc. Vùng trung tâm của nó cũng rất sáng, đến mức hình ảnh được chụp trong bước sóng ánh sáng khả kiến trở nên quá bão hòa.
Như vậy, tinh vân này và các ngôi sao trẻ nhất sống sâu bên trong nó phải được quan sát ở bước sóng hồng ngoại. Để thực hiện điều này, nhóm nghiên cứu đã dựa vào Camera hồng ngoại đối tượng mờ cho Kính viễn vọng SOFIA (FORCAST), một phần của kính viễn vọng chung của NASA / DLR SOFIA. Kính viễn vọng này được đặt trên một chiếc máy bay Boeing 747SP đã được sửa đổi, thường xuyên bay nó đến độ cao từ 11600 đến 13700 m (38.000 đến 45.000 ft) để quan sát.
Độ cao này đặt SOFIA trong tầng bình lưu Trái đất, nơi nó chịu sự can thiệp của khí quyển ít hơn 99% so với kính viễn vọng trên mặt đất. Như Wanggi Lim, một nhà khoa học thuộc Hiệp hội Nghiên cứu Vũ trụ Đại học (USRA) thuộc Trung tâm Khoa học SOFIA tại Trung tâm Nghiên cứu NASA Am Ames, đã giải thích:
Tinh vân Tinh vân ngày nay nắm giữ những bí mật tiết lộ quá khứ của nó; chúng ta chỉ cần có thể khám phá chúng. SOFIA cho phép chúng ta làm điều này, vì vậy chúng ta có thể hiểu tại sao tinh vân trông giống như ngày nay.
Nhờ vào công cụ SOFIA L FORNH VỰC, nhóm nghiên cứu đã có thể xuyên qua tấm màn che của Tinh vân Thiên nga để tiết lộ chín nguyên mẫu chưa được biết đến trước đây - khu vực nơi đám mây tinh vân đang sụp đổ để tạo ra những ngôi sao mới. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã tính toán độ tuổi của các tinh vân khác nhau và xác định rằng chúng đã hình thành tất cả cùng một lúc, nhưng thông qua nhiều thế hệ hình thành sao.
Khu vực trung tâm, vì nó là lâu đời nhất và phát triển nhất, được cho là đã hình thành đầu tiên, tiếp theo là khu vực phía bắc và khu vực phía nam, tương ứng. Họ cũng lưu ý rằng trong khi khu vực phía bắc cũ hơn khu vực phía nam, thì các bức xạ và gió sao từ các thế hệ sao trước đó đã phá vỡ vật chất ở đó, do đó ngăn không cho nó sụp đổ để tạo thành thế hệ sao tiếp theo.
Những quan sát này tạo thành một bước đột phá cho các nhà thiên văn học, những người đã cố gắng tìm hiểu thêm về các ngôi sao bên trong Tinh vân Thiên nga trong nhiều thập kỷ. Như Jim De Buizer, một nhà khoa học cao cấp cũng tại Trung tâm Khoa học SOFIA, đã truyền đạt, đưa ra:
Đây là chế độ xem chi tiết nhất về tinh vân mà chúng ta từng có ở các bước sóng này. Nó lần đầu tiên chúng ta có thể nhìn thấy một số ngôi sao trẻ nhất, to lớn nhất của nó và bắt đầu thực sự hiểu làm thế nào nó phát triển thành tinh vân mang tính biểu tượng mà chúng ta thấy ngày nay.
Về cơ bản, các ngôi sao khổng lồ (như những ngôi sao được tìm thấy trong Tinh vân Thiên nga) giải phóng rất nhiều năng lượng đến mức chúng có thể ảnh hưởng đến sự tiến hóa của toàn bộ các thiên hà. Tuy nhiên, chỉ có 1% trong số tất cả các ngôi sao là khổng lồ này, điều đó có nghĩa là các nhà thiên văn học có rất ít cơ hội để nghiên cứu chúng. Và trong khi các cuộc khảo sát hồng ngoại đã được thực hiện về tinh vân này trước khi sử dụng kính viễn vọng không gian, không ai trong số họ tiết lộ mức độ chi tiết tương tự như SOFIA.
Hình ảnh tổng hợp ở trên cho thấy những gì SOFIA đã chụp, cùng với dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Herschel và Spitzer cho thấy khí đỏ ở các cạnh của nó (màu đỏ) và trường sao trắng, tương ứng. Chúng bao gồm các vùng khí (hiển thị màu xanh lam ở trên) được đốt nóng bởi các ngôi sao lớn nằm gần trung tâm và các đám mây bụi (hiển thị màu xanh lá cây) được sưởi ấm bởi các ngôi sao lớn hiện có và các ngôi sao mới sinh gần đó.
Các quan sát cũng có ý nghĩa như thế nào Spitzer, Kính viễn vọng hồng ngoại hàng đầu của NASA trong hơn 16 năm, dự kiến sẽ nghỉ hưu vào ngày 30 tháng 1 năm 2020. Trong thời gian đó, SOFIA sẽ tiếp tục khám phá Vũ trụ ở các bước sóng trung và xa, không thể tiếp cận được với các kính viễn vọng khác. . Trong những năm tới, nó sẽ được tham gia bởi Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) và Kính thiên văn khảo sát hồng ngoại diện rộng (HIỆN TẠI).
Bằng cách tìm hiểu thêm về cấu tạo và sự tiến hóa của tinh vân, các nhà thiên văn học hy vọng sẽ hiểu rõ hơn về sự hình thành sao và hành tinh, sự tiến hóa hóa học của các thiên hà và từ trường đóng vai trò trong quá trình tiến hóa vũ trụ.
