Sử dụng kính thiên văn không gian James Webb của NASA/ESA/CSA, một nhóm các nhà thiên văn quốc tế đã phát hiện rằng bụi và nước có thể hình thành và tồn tại ở khoảng cách gần đến mức đáng ngạc nhiên so với lỗ đen siêu nặng ở trung tâm thiên hà Milky Way. Các quan sát cho thấy ngôi sao đang tiến hóa IRS 3 vẫn tiếp tục làm giàu môi trường xung quanh bằng vật chất mới hình thành bất chấp môi trường bức xạ mạnh quanh Sagittarius A*.
IRS 3 đã đạt tới một giai đoạn gần cuối vòng đời, đưa nó vào nhánh cận khổng lồ (trên biểu đồ phân loại). Các sao trong giai đoạn này có kích thước khổng lồ, nhiệt độ thấp và độ sáng cao, đồng thời giải phóng khí vào không gian thông qua gió sao mạnh của chúng. Vật chất sao bị đẩy ra này là một trong những nguồn bụi vũ trụ quan trọng nhất, nhưng trước đây chưa rõ liệu bụi có thể được tạo ra bởi một sao ở gần lỗ đen siêu nặng đến vậy hay không.
Webb làm rõ thành phần hóa học của sao
Bằng cách phân tích bức xạ hồng ngoại của sao bằng thiết bị quang phổ trung hồng ngoại (MIRI) của Webb, nhóm nghiên cứu đã xác định được các dấu hiệu rõ ràng của bụi giàu oxygen (oxy) và lần đầu tiên phát hiện nước trong lớp bao quanh sao. Kết quả cho thấy ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt gần một lỗ đen siêu nặng, các sao tiến hóa như IRS 3 vẫn có thể tạo ra bụi và những vật chất khác quan trọng đối với sự hình thành các thế hệ sao và hành tinh trong tương lai.
"Các trung tâm thiên hà nằm trong số những môi trường khắc nghiệt nhất, vì vậy việc tìm hiểu liệu các sao có thể tiếp tục làm giàu môi trường xung quanh đó hay không là một câu hỏi quan trọng," tác giả chính Florian Peißker thuộc Đại học Cologne ở Đức cho biết. "Với Webb, chúng tôi có thể trực tiếp quan sát cách các sao hoạt động trong những điều kiện này và thấy rằng quá trình sản sinh bụi vẫn có khả năng duy trì đáng kể."
Bài báo đã được công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysics.
IRS 3 là một trong những nguồn trung hồng ngoại sáng nhất ở trung tâm thiên hà và từ lâu đã nổi bật nhờ lớp bụi khổng lồ bao quanh nó. Các nghiên cứu trước đây cho rằng sao này có thể giàu carbon, nhưng những quan sát mới cho thấy một bức tranh khác. Dữ liệu của Webb tiết lộ hai dấu hiệu hồng ngoại rõ rệt liên quan tới bụi silicate, loại bụi gồm silicon và oxygen. Những đặc trưng này xác định IRS 3 là một sao tiến hóa giàu oxygen đang tiến gần tới cuối vòng đời và giải phóng vật chất vào không gian.
"Khám phá này có được nhờ các thiết bị hồng ngoại của Webb," Macarena Garcia Marin thuộc ESA, đồng tác giả của nghiên cứu và là nhà nghiên cứu chính của chương trình MICONIC, cho biết. "Đây là lần đầu tiên một phổ trung hồng ngoại liên tục được thu thập đối với sao này, cho phép chúng tôi phát hiện các đặc trưng của bụi silicate và làm sáng tỏ bản chất hóa học thực sự của sao."
Một lớp bao phân tầng hiện ra
Bằng cách kết hợp các quan sát của Webb về phổ của sao với các mô phỏng về cách ánh sáng do nó phát ra truyền qua những mô hình khác nhau của lớp bao xung quanh, nhóm nghiên cứu đã có thể tái dựng cấu trúc lớp bao của sao. Kết quả của họ cho thấy bụi phân bố thành nhiều lớp dạng vỏ, kéo dài khoảng 10.000 đơn vị thiên văn tính từ sao, với nhiệt độ giảm từ khoảng 1.200 Kelvin (927 độ C) ở gần sao xuống khoảng 100 Kelvin (-173 độ C) tại các vùng bên ngoài. Các quan sát cũng cho thấy bằng chứng về nước trong lớp bao của IRS 3: đây là lần phát hiện rõ ràng đầu tiên thuộc loại này đối với vật thể này.
"Việc phát hiện ra nước đặc biệt thú vị vì nó cho thấy vật chất phân tử có thể tồn tại trong một môi trường bị chi phối bởi bức xạ mạnh," Garcia Marin cho biết. "Điều này cho chúng ta biết rằng ngay cả ở gần một lỗ đen siêu nặng, các sao vẫn có thể tiếp tục đưa vật chất trở lại môi trường xung quanh."
Từ các quan sát và mô hình sao, các nhà nghiên cứu ước tính IRS 3 có khối lượng xấp xỉ sáu lần khối lượng Mặt Trời và khoảng 72 triệu năm tuổi. Sao này dường như đang trải qua quá trình mất khối lượng mạnh, đẩy vật chất vào không gian và tạo ra lớp bao mở rộng mà Webb quan sát được.
Hình ảnh này cho thấy vị trí của sao IRS 3, nằm cách Sagittarius A*, lỗ đen siêu nặng ở trung tâm thiên hà Milky Way, chỉ 0,55 năm ánh sáng. Các hình ảnh cho thấy những góc nhìn ngày càng gần hơn về khu vực này bằng dữ liệu thu được từ mặt đất và không gian. Một nhóm các nhà thiên văn quốc tế đã phát hiện rằng bụi và nước có thể hình thành và tồn tại ở khoảng cách gần đáng ngạc nhiên so với lỗ đen siêu nặng này. Các quan sát cho thấy sao tiến hóa IRS 3 vẫn tiếp tục làm giàu môi trường xung quanh bằng vật chất mới hình thành bất chấp môi trường bức xạ mạnh quanh Sagittarius A*. Nguồn: ESA/Webb, NASA & CSA, NOIRLab/NSF/AURA/E. Slawik/M. Zamani, ESO/S. Guisard, NASA/JPL-Caltech/S. Stolovy (Spitzer Science Center/Caltech), F. Peißker, J. Lu
Bụi tồn tại ở nơi ít người nghĩ rằng nó có thể tồn tại
Những kết quả này cho thấy các sao tiến hóa có thể tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp bụi cho các trung tâm thiên hà - những khu vực trước đây được cho là đặc biệt khắc nghiệt đối với các quá trình này.
Các quan sát được thực hiện vào năm 2025 trong khuôn khổ chương trình MICONIC, sử dụng thiết bị MIRI của Webb.
R.T
Theo Phys.org
