Làm thế nào các hành tinh phát triển thành sự đa dạng của các thế giới mà chúng ta thấy trong vũ trụ vẫn là một trong những câu hỏi cấp bách nhất đối với các nhà khoa học giải mã cách chúng ta đến đây và chúng ta sẽ đi đâu.
Giờ đây, một nhóm các nhà khoa học đã sử dụng dữ liệu của Kính viễn vọng Không gian Webb để giải quyết một bí ẩn do kính viễn vọng không gian kỳ cựu nêu ra hơn 20 năm trước, điều này đã làm rung chuyển những gì các nhà khoa học hành tinh biết về cách các thế giới sớm nhất hình thành từ ether vũ trụ.
Năm 2003, Kính viễn vọng Không gian Hubble đã phát hiện ra hành tinh có vẻ là hành tinh lâu đời nhất được biết đến, một thế giới rộng lớn có niên đại khoảng 13 tỷ năm tuổi. Khám phá này đặt ra câu hỏi về việc làm thế nào những thế giới như vậy được sinh ra khi các ngôi sao chủ của chúng còn trẻ và chỉ chứa một lượng nhỏ các nguyên tố nặng hơn – một thành phần quan trọng trong sự hình thành hành tinh như chúng ta biết.
Trong nghiên cứu mới, một nhóm đã sử dụng kính viễn vọng Webb – một đài quan sát không gian hiện đại có khả năng quan sát một số ánh sáng sớm nhất có thể phát hiện được – để nghiên cứu các ngôi sao trong thiên hà gần đó cũng thiếu các nguyên tố nặng tương tự. Nhóm nghiên cứu nhận thấy những ngôi sao đó có các đĩa hình thành hành tinh và những đĩa đó già hơn những đĩa xung quanh các ngôi sao trẻ trong thiên hà của chúng ta.
Guido De Marchi, nhà nghiên cứu tại Trung tâm Công nghệ và Nghiên cứu Vũ trụ Châu Âu cho biết: “Với Webb, chúng tôi có sự xác nhận thực sự mạnh mẽ về những gì chúng tôi đã thấy với Hubble và chúng tôi phải suy nghĩ lại về cách chúng tôi mô hình hóa sự hình thành hành tinh và sự tiến hóa ban đầu trong vũ trụ trẻ”. và là tác giả chính của nghiên cứu, trong một bản phát hành của NASA.
Trong nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn hồi đầu tháng này, nhóm nghiên cứu đã quan sát các ngôi sao trong NGC 346, một cụm hình thành sao trong Đám mây Magellan Nhỏ. Các ngôi sao có khối lượng dao động từ khoảng 0,9 lần khối lượng Mặt trời của chúng ta đến 1,8 lần khối lượng ngôi sao chủ của chúng ta.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng ngay cả những ngôi sao già nhất mà họ quan sát vẫn đang tích tụ khí và các ngôi sao dường như có các đĩa xung quanh chúng. Điều này khẳng định những quan sát của Hubble từ giữa những năm 2000, cho thấy những ngôi sao hàng chục triệu năm tuổi vẫn giữ lại các đĩa hình thành hành tinh—thường được cho là sẽ tan biến sau vài triệu năm.
Tóm lại, nhóm nghiên cứu đã viết trong bài báo rằng những phát hiện “cho thấy rằng trong môi trường có độ kim loại thấp, các đĩa xung quanh sao có thể tồn tại lâu hơn so với suy nghĩ trước đây”.
Các nhà nghiên cứu tin rằng các đĩa có thể bị kẹt vì một số lý do. Một khả năng là việc thiếu các nguyên tố nặng thực sự có lợi cho các đĩa, cho phép chúng chịu được áp suất bức xạ của ngôi sao tốt hơn, nếu không sẽ thổi bay chúng nhanh chóng. Một khả năng khác là các ngôi sao giống Mặt trời hình thành từ các đám mây khí lớn, chúng mất nhiều thời gian hơn để tiêu tan đơn giản vì chúng lớn hơn.
Elena Sabbi, nhà khoa học trưởng của Đài thiên văn Gemini của Quỹ Khoa học Quốc gia, một phần của NOIRLab của tổ chức, cho biết: “Với nhiều vật chất xung quanh các ngôi sao, quá trình bồi tụ sẽ kéo dài lâu hơn”. “Những chiếc đĩa mất nhiều thời gian hơn gấp mười lần để biến mất. Điều này có ý nghĩa đối với cách bạn hình thành một hành tinh và loại kiến trúc hệ thống mà bạn có thể có trong các môi trường khác nhau này. Điều này thật thú vị.”
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng thiết bị Quang phổ cận hồng ngoại (NIRSpec) của Kính viễn vọng Không gian Webb để kiểm tra các ngôi sao rải rác trên Đám mây Magellan Nhỏ. Năm ngoái, một nhóm các nhà khoa học đã sử dụng NIRSpec để quan sát những đám mây phù sa trên một ngoại hành tinh gần đó; đầu năm nay, thiết bị này đã được sử dụng để phát hiện cái gọi là Einstein Zig-Zag đầu tiên trong không gian. Không giống như máy quang phổ tại các đài quan sát không gian cũ, NIRSpec của Webb có thể quan sát đồng thời 100 mục tiêu, đẩy nhanh tốc độ thu thập dữ liệu và phát hiện bằng proxy.
Việc quan sát các khu vực hình thành sao cả cổ xưa lẫn trẻ tuổi có thể giúp làm sáng tỏ nguồn gốc của hệ mặt trời của chúng ta, hệ mặt trời khoảng 4,6 tỷ năm tuổi.
