Tinh vân Orion, hay tinh vân Lạp Hộ, một đám mây bụi và khí phát sáng, là một trong những tinh vân sáng nhất trên bầu trời đêm và thường được nhận biết như thanh kiếm trong chòm sao Orion. Nằm cách Trái đất 1.300 năm ánh sáng, tinh vân này từ lâu là nguồn cung cấp cho các nhà thiên văn học các thiên thể để nghiên cứu, bao gồm các đĩa hình thành hành tinh xung quanh các ngôi sao trẻ và sao lùn nâu hoặc các vật thể có khối lượng nằm trong khoảng giữa hành tinh và ngôi sao.
Sử dụng camera cận hồng ngoại của Webb, các nhà thiên văn học đã chụp được các bức ảnh về Tinh vân Orion ở bước sóng ánh sáng ngắn và dài. Các bức ảnh này đã tiết lộ những chi tiết chưa từng thấy, giúp các nhà thiên văn thu được các phát hiện bất ngờ.
Khi phóng to hình ảnh bước sóng ngắn về Cụm sao Trapezium, một khu vực hình thành sao trẻ có niên đại khoảng 1 triệu năm tuổi của Tinh vân Orion, các nhà thiên văn học Samuel G. Pearson và Mark J. McCaughrean phát hiện rằng, ngoài các ngôi sao, khu vực này còn chứa các sao lùn nâu - những ngôi sao có khối lượng quá nhỏ để khởi phát phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Trong quá trình săn lùng các vật thể cô lập có khối lượng nhỏ khác, các nhà thiên văn học còn tìm thấy một thứ mà họ chưa từng thấy: các cặp vật thể giống hành tinh có khối lượng từ 0,6 đến 13 lần khối lượng sao Mộc dường như không tuân theo một số lý thuyết thiên văn cơ bản.
Các nhà khoa học gọi chúng là Các hành tinh đôi có khối lượng sao Mộc (JuMBO).
Pearson, nhà nghiên cứu của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu tại Trung tâm Nghiên cứu và Công nghệ Vũ trụ Châu Âu ở Hà Lan, cho biết: “Mặc dù một vài trong số chúng có khối lượng lớn hơn sao Mộc, chúng có kích thước gần bằng nhau và chỉ lớn hơn nhau một chút”.
Các nhà thiên văn học đã tìm thấy 40 hệ hai vật JuMBO và 2 hệ ba vật. Mặc dù tồn tại theo cặp, các vật thể này lại thường cách nhau tới 200 đơn vị thiên văn, gấp 200 lần khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời. Vì vậy, chúng có thể mất từ 20.000 đến 80.000 năm để hoàn thành một quỹ đạo quanh nhau.
Pearson cho biết nhiệt độ của các vật thể dao động từ 537 độ C đến 1.260 C. Về mặt thiên văn học, các vật thể khí này còn trẻ – khoảng 1 triệu năm tuổi. Trong khi đó, hệ Mặt trời của chúng ta đã 4,57 tỷ năm tuổi.
McCaughrean, cố vấn cấp cao về khoa học và khám phá tại Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, cho biết: “Chúng ta đã đi được nửa vòng đời của Mặt trời, vì vậy những vật thể ở Orion này chỉ là trẻ sơ sinh được 3 ngày tuổi. Chúng vẫn khá sáng và ấm vì năng lượng mà chúng có khi được tạo ra vẫn cho phép chúng phát sáng, đó là nguyên nhân của việc chúng ta có thể nhìn thấy những thứ này ngay từ đầu”.
McCaughrean và Pearson đã viết hai bài nghiên cứu dựa trên những khám phá của họ về Tinh vân Orion bằng kính viễn vọng Webb. Các nghiên cứu này đã được gửi đến các tạp chí học thuật để xuất bản, và đã được đăng lên trang kho dữ liệu trước công bố arXiv. Nhưng vẫn còn nhiều câu hỏi về JuMBO - bao gồm cả việc chúng ban đầu xuất hiện như thế nào.
Phá vỡ các quy luật của thiên văn học
Các ngôi sao hình thành từ những đám mây khí và bụi khổng lồ bị co lại dưới tác dụng của lực hấp dẫn. Quá trình này tiếp tục khi các đĩa khí và bụi quay quanh các ngôi sao và hình thành nên các hành tinh. Nhưng hiện tại chưa có lý thuyết nào giải thích cách các JuMBO hình thành hoặc tại sao chúng hiện diện trong Tinh vân Orion, McCaughrean cho biết.
Ví dụ, một số người có thể coi JuMBO giống như các hành tinh lang thang hoặc các vật thể có khối lượng hành tinh di chuyển tự do trong không gian mà không quay quanh các ngôi sao. Nhưng nhiều hành tinh lang thang ban đầu quay quanh các ngôi sao trước khi bị đẩy ra ngoài, và thật khó để giải thích tại sao các cặp trong số chúng bị đẩy ra cùng lúc trong khi vẫn duy trì liên kết hấp dẫn với nhau.
Pearson cho biết: “Các nhà khoa học đã nghiên cứu các lý thuyết và mô hình về sự hình thành sao và hành tinh trong nhiều thập kỷ, nhưng không ai trong số họ dự đoán rằng chúng ta sẽ tìm thấy những cặp vật thể cô lập có khối lượng siêu thấp trôi nổi trong không gian – và chúng ta đang thấy rất nhiều trong số chúng. Điều quan trọng mà chúng tôi học được từ điều này là có điều gì đó sai lầm về cơ bản trong hiểu biết của chúng ta về sự hình thành hành tinh, sự hình thành sao hoặc cả hai”.
Tinh vân Orion là một mục tiêu quan sát yêu thích của các nhà thiên văn học, và các kính thiên văn càng lớn và phức tạp thì càng phát hiện nhiều vật thể trong tinh vân”, McCaughrean nói.
Pearson cho biết qua email: “Mặc dù các vật thể mà chúng ta đang quan sát thực sự mờ nhạt nhưng chúng sáng nhất trong vùng hồng ngoại, vì vậy bạn vẫn có nhiều cơ hội nhất để phát hiện ra chúng. JWST là kính viễn vọng hồng ngoại mạnh nhất từng được chế tạo và những quan sát này đơn giản là không thể thực hiện được với bất kỳ kính thiên văn nào khác”.
Pearson cho biết, các quan sát về tinh vân được lên kế hoạch vào đầu năm 2024 có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về thành phần khí quyển của JuMBO. Các nhà nghiên cứu cũng muốn khám phá thêm chi tiết về các vật thể, bao gồm cả việc thực hiện các phép đo chính xác về khối lượng của chúng.
Trong khi đó, nghiên cứu khác tập trung vào các khu vực hình thành sao khác nhau có thể tiết lộ liệu JuMBO có thể xuất hiện ở nơi nào khác ngoài Tinh vân Orion hay không.
“Câu hỏi chính là, 'Nào, chúng đến từ đâu?'” Pearson nói. “Thật bất ngờ là sẽ cần rất nhiều quan sát và mô phỏng trong tương lai để giải thích được điều đó”.
Theo CNN
