Bộ Sưu Tập Ảnh Chi Tiết Về Đĩa Bụi Xung Quanh Các Sao Trẻ Được Công Bố Nhờ Công Cụ SPHERE Trên VLT

Các nhà thiên văn học vừa công bố một bộ sưu tập hình ảnh mới vô cùng ấn tượng, ghi lại những vành đai bụi bao quanh các ngôi sao non trẻ. Những hình ảnh này mang lại cái nhìn sâu sắc, chi tiết về cấu trúc ban đầu của các hệ hành tinh. Nguồn dữ liệu quý giá này được thu thập thông qua các quan sát sử dụng thiết bị SPHERE, được lắp đặt trên Kính viễn vọng Rất Lớn (VLT) của Đài Thiên văn Nam Âu (ESO).

Cuộc nghiên cứu đã khảo sát 161 ngôi sao trẻ nằm gần Trái Đất, qua đó ghi nhận được 51 hệ thống có tiềm năng hình thành hành tinh. Những hệ thống này được xác định nhờ sự hiện diện của các đĩa mảnh vỡ. Các đĩa này hình thành từ các vụ va chạm giữa tiểu hành tinh hoặc sao chổi, tương tự như Vành đai Tiểu hành tinh và Vành đai Kuiper trong Hệ Mặt Trời của chúng ta. Ông Gaël Chauvin, nhà nghiên cứu dự án SPHERE tại Viện Thiên văn học Max Planck, ví tập dữ liệu này như một “kho báu thiên văn”. Nó cung cấp thông tin độc đáo về đặc điểm của các đĩa mảnh vỡ và cho phép suy luận về sự tồn tại của các vật thể nhỏ hơn mà chúng ta không thể quan sát trực tiếp. Dữ liệu then chốt tập trung vào việc nghiên cứu các đĩa mảnh vỡ trong các hệ thống có tuổi đời dưới 50 triệu năm, bởi vì trong giai đoạn này, các vụ va chạm vẫn còn đủ thường xuyên để tạo ra lượng bụi có thể phát hiện được.

Lần đầu tiên, độ chi tiết chưa từng có đã đạt được đối với bốn hệ thống cụ thể. Cụ thể, HD 197481 và HD 39060 cho thấy các luồng vật chất sắc nét (quan sát ở góc cạnh), trong khi HD 109573 và HD 181327 lại hiển thị các vành bụi gần như hoàn hảo (quan sát từ mặt phẳng đĩa). Ngược lại, những hệ thống như HD 145560 và HD 156623 lại bộc lộ sự phân bố bụi hỗn loạn hơn, điều này có thể ám chỉ một giai đoạn tiến hóa sớm hơn. Các nhà nghiên cứu, bao gồm cả bà Natalia Engler từ ETH Zurich, đã xử lý dữ liệu của 161 ngôi sao, những ngôi sao này có bức xạ hồng ngoại cho thấy sự hiện diện của các đĩa mảnh vỡ.

Các nhà khoa học đi đến kết luận rằng những cấu trúc quan sát được, chẳng hạn như các vành đai rõ nét, có mối liên hệ mật thiết với sự hiện diện của các hành tinh khổng lồ vô hình. Những hành tinh này có tác dụng hấp dẫn, dọn sạch các vật thể nhỏ hơn trong khu vực lân cận, giống như cách Hải Vương tinh định hình Vành đai Kuiper trong Hệ Mặt Trời của chúng ta. Về mặt kỹ thuật, thiết bị SPHERE sử dụng bộ phận che ánh sáng (coronagraph) để chặn ánh sáng chói lòa từ ngôi sao trung tâm và hệ thống quang học thích ứng để điều chỉnh các biến dạng khí quyển theo thời gian thực. Điều này cho phép phát hiện bức xạ tán xạ mờ nhạt của bụi. Những phát hiện này đóng vai trò là điểm khởi đầu cực kỳ quan trọng cho các nghiên cứu trong tương lai, bao gồm cả những nghiên cứu sử dụng các công cụ như Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) và Kính viễn vọng Cực Lớn (ELT) sắp tới của ESO.

Đáng chú ý, trong hệ thống HD 181327, có tuổi đời khoảng 23 triệu năm, JWST đã phát hiện ra bụi nước kết tinh vào tháng 5 năm 2025, điều này xác nhận sự tồn tại của các chất dễ bay hơi ngay từ giai đoạn đầu hình thành hành tinh. Việc phát hiện băng nước, chiếm hơn 20% vật chất trong các vùng lạnh nhất phía ngoài của đĩa HD 181327, hoàn toàn phù hợp với các mô hình cho rằng băng được vận chuyển đến các hành tinh đang hình thành. Do đó, những quan sát của SPHERE về cấu trúc đĩa và dữ liệu của JWST về thành phần băng trong hệ HD 181327 bổ sung cho nhau, cung cấp một bức tranh toàn diện về kiến trúc hành tinh sơ khai.

Bộ sưu tập gồm 51 đĩa được phân giải từ tổng số 161 mục tiêu nghiên cứu đã khẳng định rằng một tỷ lệ đáng kể các hệ thống bụi non trẻ có thể được hình ảnh hóa thông qua ánh sáng tán xạ bằng các kỹ thuật tạo ảnh tương phản cao hiện đại. Việc so sánh các hệ thống khác nhau trong cùng một tập dữ liệu đã cho phép xác định các xu hướng chung: các ngôi sao trẻ có khối lượng lớn hơn thường sở hữu các đĩa mảnh vỡ có khối lượng lớn hơn. Điều này phù hợp với các mô hình dự đoán rằng các bể chứa planetesimal lớn hơn còn sót lại sau sự sụp đổ của các đĩa tiền hành tinh có khối lượng lớn hơn. Công trình này thực sự cho chúng ta thấy Hệ Mặt Trời của chúng ta đã từng trông như thế nào ở giai đoạn phát triển ban đầu, cách đây hơn bốn tỷ năm.