Hệ thống sao đôi WR 112 tạo ra bụi carbon kích thước nano: Phát hiện mới từ nghiên cứu thiên văn

Vào tháng 2 năm 2026, tạp chí khoa học uy tín The Astrophysical Journal đã công bố một công trình nghiên cứu mang tính đột phá, giới thiệu phương pháp luận tiên tiến nhằm đánh giá sự đóng góp của bụi carbon được tạo ra từ các hệ thống sao khổng lồ trong vũ trụ. Nghiên cứu này được dẫn dắt bởi Donglin Wu, một sinh viên tài năng tại Đại học Yale, tập trung chủ yếu vào khả năng hình thành bụi của các hệ thống sao đôi thuộc loại Wolf-Rayet (WR). Loại bụi vũ trụ này không chỉ là những hạt vật chất đơn thuần mà còn đóng vai trò nền tảng trong lĩnh vực vũ trụ học, đóng góp như những vật liệu xây dựng then chốt giúp nhân loại hiểu rõ hơn về các quá trình hình thành hành tinh và sự tiến hóa phức tạp của các thiên hà qua hàng tỷ năm.

Trong danh mục các nguồn cung cấp bụi không gian, hệ thống WR 112 đã được xác định là một trong những nguồn quan trọng và dồi dào nhất trong phân khúc của nó, với khả năng sản sinh lượng bụi hàng năm tương đương với khối lượng của ba Mặt Trăng của Trái Đất. Trọng tâm của các phân tích khoa học này nằm ở những quá trình động lực học mãnh liệt khi các luồng gió sao cực mạnh phát ra từ ngôi sao Wolf-Rayet va chạm trực diện với ngôi sao đồng hành thuộc lớp phổ OB. Tại những khu vực va chạm khốc liệt này, các vùng có nhiệt độ thấp hơn được hình thành một cách cục bộ, tạo điều kiện lý tưởng cho sự ngưng tụ của bụi trước khi chúng bị đẩy mạnh vào không gian liên sao rộng lớn.

Để thực hiện công trình nghiên cứu quy mô này, đội ngũ chuyên gia đã kết hợp sử dụng các bộ dữ liệu phức tạp thu được từ Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) và mảng kính thiên văn vô tuyến ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Kính viễn vọng JWST đã đóng vai trò quyết định trong việc nhận diện các cung bụi hình xoắn ốc đặc trưng đang mở rộng dần từ WR 112 thông qua các hình ảnh hồng ngoại tầm trung sắc nét. Tuy nhiên, một điểm gây ngạc nhiên cho các nhà khoa học là hệ thống ALMA lại không ghi nhận được bất kỳ sự phát xạ bụi nào, điều này dẫn đến một giả thuyết quan trọng về việc các hạt bụi có kích thước cực kỳ nhỏ hoặc đang tồn tại ở trạng thái nhiệt độ cao bất thường.

Các phân tích dữ liệu phối hợp giữa hai hệ thống quan sát hàng đầu đã chỉ ra rằng bụi trong hệ thống WR 112 chủ yếu bao gồm các hạt có kích thước siêu nhỏ không vượt quá một micromet, trong đó một phần đáng kể các hạt này chỉ có đường kính vỏn vẹn vài nanomet. Donglin Wu, người thực hiện nghiên cứu dưới sự hướng dẫn và cộng tác của các giáo sư danh tiếng tại Đại học Yale là Hector Arce và Daisuke Nagai, đã lưu ý một chi tiết thú vị rằng tỷ lệ kích thước giữa chính ngôi sao khổng lồ và các hạt bụi nhỏ bé này đạt tới con số kinh ngạc là một phần tỷ tỷ (quintillion). Kết quả phân tích chi tiết đã cho phép phân loại được hai nhóm hạt bụi chính: một nhóm chiếm ưu thế ở quy mô nanomet và một nhóm thứ hai có kích thước lớn hơn một chút, vào khoảng 0,1 micromet.

Kết quả lưỡng cực (bimodal) này đã giúp các nhà khoa học giải quyết được những mâu thuẫn kéo dài trong các phép đo trước đây đối với các hệ thống sao tương tự. Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng những hạt bụi có kích thước trung gian có thể đã bị phá hủy hoàn toàn do các quá trình vật lý khắc nghiệt, chẳng hạn như sự phân rã do mô-men xoắn bức xạ (radiative-torque disruption). Khám phá quan trọng này đã làm sáng tỏ cách thức mà các hệ thống sao đôi khổng lồ gây ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố của bụi carbon trong không gian, vốn là một loại vật liệu thiết yếu và không thể thiếu cho sự hình thành và khởi đầu của các hành tinh mới trong tương lai.

Hệ thống WR 112 tiếp tục khẳng định vị trí trung tâm của mình trong các nỗ lực phân tích những quá trình xác định thành phần hóa học và sự tiến hóa lâu dài của các thiên hà. Những nghiên cứu tương tự, điển hình như việc quan sát hệ thống WR 140 – nơi các vỏ bụi được hình thành theo chu kỳ đều đặn tám năm một lần – đã chứng minh rằng carbon, nguyên tố cần thiết cho sự sống, đang được phân tán rộng khắp trong toàn bộ vũ trụ. Việc thấu hiểu sâu sắc các cơ chế hình thành bụi trong những môi trường cực đoan như hệ thống sao đôi Wolf-Rayet là yếu tố quyết định để các nhà khoa học xây dựng được những mô hình chính xác hơn về sự tiến hóa của thiên hà và nguồn gốc của các hệ mặt trời.