Hình ảnh của Webb hé lộ những ngôi sao ở mọi giai đoạn của quá trình hình thành

Bức ảnh được chọn là "hình ảnh của tháng" này chụp bởi Kính thiên văn không gian James Webb của NASA/ESA/CSA. Nó đưa chúng ta trở lại chòm sao Orion, một vị trí quen thuộc đối với Webb. Khu vực này trên bầu trời chứa đầy các đám mây tạo sao hợp thành một cấu trúc phức tạp trải rộng hàng trăm năm ánh sáng. Chúng ta đang ở trong đám mây phân tử khổng lồ Orion A, trong đó Tinh vân Orion quen thuộc (còn được gọi là M42) chỉ là một phần; trước đây Webb đã từng quan sát M42 ở cả góc nhìn cận cảnh lẫn góc rộng.

Tuy nhiên, mục tiêu của các quan sát này đòi hỏi chúng ta phải nhìn ra phía sau Tinh vân Orion. Nằm phía sau các ngôi sao, khí và bụi của M42 là một sợi khí và bụi lạnh dài và đồ sộ được gọi là Các Đám mây Phân tử Orion (Orion Molecular Clouds), được chia thành bốn phần, từ OMC-1 đến OMC-4. OMC-1 nằm ngay phía sau M42, về phía bắc là OMC-2 và OMC-3, còn OMC-4 nằm về phía nam.

Hình ảnh này chỉ cho thấy một phần nhỏ ở phía bắc của OMC-2, nằm cách Trái Đất 1280 năm ánh sáng và ở ngay phía bắc của Tinh vân Orion. Mọi giai đoạn của quá trình hình thành sao - từ những phôi sao trẻ nhất, đến các đĩa tiền hành tinh, cho đến các ngôi sao tiền dãy chính mới hình thành - đều hiện diện trong khung cảnh này, trải rộng 150 năm ánh sáng. Hoạt động tạo sao mãnh liệt đã tạo nên một cảnh tượng ấn tượng gồm các dòng vật chất phun trào cuồn cuộn và những ngôi sao lấp lánh phía trên các lớp khí xoáy cuộn cùng những đám mây tối che khuất.

Các đám mây phân tử như OMC-2 là những tập hợp khí khổng lồ có mật độ cao hơn nhiều so với phần còn lại của môi trường liên sao. Mật độ này cho phép các phân tử phức tạp hình thành, được bảo vệ khỏi bức xạ phát ra từ các ngôi sao khác, đồng thời cũng khiến lực hấp dẫn có thể làm đám mây sụp đổ và hình thành các ngôi sao.

Giai đoạn sớm nhất của quá trình này là tiền sao - một sao đang hình thành được cung cấp khí từ đám mây xung quanh thông qua một đĩa khí đang quay. Khi khí rơi vào tiền sao, nó nóng lên, cung cấp năng lượng cho sự phát sáng của tiền sao. Lượng năng lượng khổng lồ thu được trong quá trình này được giải phóng dưới dạng các tia khí dữ dội từ hai cực của ngôi sao, thường được quan sát thấy dưới dạng hai dòng vật chất phát sáng đối xứng đánh dấu vị trí của một tiền sao.

Số lượng lớn các tiền sao đang hình thành tại OMC-2 đã tạo ra nhiều dòng vật chất phun trào ngoạn mục với đủ kích thước. Các tia vật chất phát ra từ những ngôi sao trẻ tạo nên các sóng xung kích tốc độ cao quét qua vật chất đậm đặc xung quanh chúng; tại những nơi các sóng xung kích va chạm với khí, khí bị nung nóng và phát sáng mạnh, tạo thành các gờ sắc nét. Nhìn gần, bạn sẽ thấy các chi tiết tinh tế trong những sóng xung kích này, đồng thời tìm kiếm các dòng vật chất phun trào nhỏ hơn từ những tiền sao trẻ hơn. Hãy thử xác định vị trí của các tiền sao ẩn giấu, vẫn còn bị che khuất sâu bên trong những chiếc nôi bụi đến mức không thể quan sát trực tiếp, bằng cách lần theo các dòng vật chất phun trào! Hãy so sánh những tiền sao rất trẻ này với các ví dụ đã tiến hóa nhất: những ngôi sao lớn và sáng đã quét sạch các đám mây bao quanh chúng và hiện đang chiếu sáng OMC-2.

Camera Cận hồng ngoại (NIRCam) của Webb đã được sử dụng để ghi lại quang cảnh này của OMC-2. Khí và bụi dày đặc trong và xung quanh Tinh vân Orion chặn mọi ánh sáng phát ra từ OMC-2 ở các bước sóng khả kiến, còn chính các đám mây trong OMC-2 lại che khuất những tiền sao mà các nhà thiên văn học thực sự muốn tìm kiếm. Chỉ ở vùng hồng ngoại chúng ta mới thấy những tiền sao này bắt đầu tỏa sáng từ bên trong các kén bụi của chúng.

Ở nhiều nơi, bụi lạnh dày đặc đến mức hấp thụ toàn bộ hoặc gần như toàn bộ ánh sáng, tạo thành các khối cầu tối. Các màu cam, nâu và một số sắc đỏ đánh dấu bụi ấm hơn, loại bụi hấp thụ một phần ánh sáng và cũng tự phát ra một phần ánh sáng của riêng nó. Dải chuyển màu từ vàng sang xanh lục chủ yếu là bức xạ phát ra từ các hydrocarbon thơm đa vòng (PAH), trong khi ánh sáng từ các ngôi sao và tiền sao bị tán xạ bởi các hạt bụi được nhìn thấy ở đây chủ yếu dưới dạng các lớp mờ màu xanh lam và xanh lơ. Khí bị nung nóng bởi các dòng vật chất phun trào tạo nên những gờ đỏ phát sáng với cấu trúc chi tiết.

Dữ liệu được thu thập bởi chương trình quan sát số 5804, nhằm nghiên cứu quá trình hình thành sao trong OMC-2 và vùng lân cận trực tiếp của nó là OMC-3. Vì các đám mây phân tử này nằm rất gần Trái Đất nên chúng là những phòng thí nghiệm lý tưởng để tìm hiểu các giai đoạn sớm nhất của tiến hóa sao. Các nhà thiên văn học sẽ sử dụng dữ liệu từ Webb để nghiên cứu cách mà nhiều dòng vật chất phun trào ảnh hưởng đến quá trình hình thành sao trong hai khu vực này, cách bức xạ tử ngoại từ các ngôi sao trẻ tác động đến hóa học trong các đĩa quanh sao - những cấu trúc một ngày nào đó sẽ hình thành các hành tinh - cũng như cách khí và bụi bồi tụ lên hàng chục tiền sao trong khu vực.

Lyr
Theo Phys.org