Trung tâm của thiên hà chúng ta là một nơi đông đúc: Một lỗ đen nặng gấp 4 triệu lần Mặt Trời, được bao quanh bởi hàng triệu ngôi sao di chuyển với tốc độ chóng mặt. Môi trường khắc nghiệt này được tắm trong bức xạ cực tím và bức xạ tia X cường độ cao. Tuy nhiên phần lớn những hoạt động này bị che khuất khỏi tầm nhìn của chúng ta bởi những đám bụi lớn giữa các vì sao.
Kính thiên văn không gian sắp tới của NASA là James Webb được thiết kế để quan sát vũ trụ ở bước sóng hồng ngoại, bước sóng này mắt người không nhìn thấy được, nhưng rất quan trọng trong việc quan sát các đối tượng thiên văn bị che khuất bởi bụi. Sau khi được phóng, Webb sẽ thu nhận ánh sáng hồng ngoại xuyên qua tấm màn bụi, tiết lộ cho chúng ta vùng trung tâm thiên hà một cách chi tiết chưa từng thấy.
“Chỉ một hình ảnh từ Webb cũng sẽ là hình ảnh chất lượng cao nhất từng có của trung tâm thiên hà.” Roeland van der Marel, đến từ Viện Khoa học Kính thiên văn Không gian(STScI), là nhà nghiên cứu chính của một nghiên cứu được lên kế hoạch tập trung vào việc chụp ảnh, cho biết.
Những kính thiên văn mặt đất và không gian đã và đang mang lại những cái nhìn hấp dẫn về những cư dân của vùng trung tâm thiên hà. Các nhà thiên văn đã theo dõi những ngôi sao chuyển động xung quanh lỗ đen, một số trong đó tiếp cận đủ gần để có thể cung cấp một thí nghiệm cho thuyết tương đối rộng của Einstein. Tuy nhiên cho đến nay, chỉ có những ngôi sao sáng nhất được phát hiện.
“Chúng ta chỉ đang nhìn thấy phần nổi của tảng băng chìm từ mặt đất. Webb sẽ có khả năng nghiên cứu những sao mờ hơn và cho chúng ta biết nhiều hơn về tổng quan của quần thể sao”, Torsten Boker ở ESA và STScl cho biết.
Các nhà khoa học đã ngạc nhiên khi thấy những sao sơ sinh với khối lượng thấp hình thành gần lỗ đen siêu nặng – một số chúng nằm chỉ trong khoảng cách vài năm ánh sáng. Về mặt lý thuyết, lực hấp dẫn lớn của lỗ đen và môi trường bức xạ khắc nghiệt sẽ phá hủy bất cứ đám mây khí nào và ngăn chúng sụp đổ trở thành những ngôi sao. Tuy nhiên, những ngôi sao mới hình thành này, còn gọi là tiền sao (protostar) vẫn tồn tại. Những quan sát của Webb có thể tìm ra thêm những tiền sao, và cung cấp manh mối giải thích bằng cách nào những sao này có thể hình thành ở vị trí không thể như vậy.
Những bí ẩn về lỗ đen
Lỗ đen siêu nặng của thiên hà Milky Way, còn được các nhà thiên văn học gọi là Sagittarius A * cũng sẽ nằm trong tầm nhìn của Webb. Nó được bao quanh bởi một đĩa khí và bụi, một số trong đó chắc chắn sẽ rơi vào lỗ đen. Các nhà thiên văn học đã quan sát thấy các luồng sáng khi lỗ đen nuốt chửng một khối vật chất. Tuy nhiên, họ chưa bao giờ phát hiện ánh sáng phát ra từ đĩa của lỗ đen.
"Phát hiện phần đĩa xung quanh Sagittarius A* với Webb sẽ là một thành công", Boker nói.
Dữ liệu từ Webb cũng có thể giúp giải quyết các câu hỏi rộng hơn về cách các thiên hà hình thành - giống như câu hỏi muôn thuở về "con gà và quả trứng", thiên hà hay lỗ đen xuất hiện trước.
"Có phải lỗ đen xuất hiện đầu tiên và các ngôi sao hình thành xung quanh nó không? Các ngôi sao có tập hợp lại với nhau và sụp đổ tạo thành lỗ đen không? Đây là những câu hỏi chúng tôi muốn trả lời", nhà nghiên cứu Jay Anderson của STScI, đồng thực hiện những nghiên cứu này cho biết.
Ngoài ra, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khối lượng của lỗ đen trung tâm thiên hà có liên quan đến tổng khối lượng của các ngôi sao xung quanh, nhưng nguyên nhân cho mối liên hệ này vẫn chưa được sáng tỏ.
"Liệu có bất kỳ manh mối nào về mối tương quan khối lượng này với lỗ đen không? Hay sự hình thành sao gần đây đã xóa sạch dấu vết của những gì có thể xảy ra trong quá khứ?" Marcia Rieke từ Đại học Arizona, nhà nghiên cứu chính về thiết bị NIRCam của Webb cho biết.
Những khả năng tình cờ
Cuối cùng, những kết quả thú vị nhất từ những quan sát của Webb có thể là điều không ngờ. Ví dụ, Webb có thể phát hiện các ngôi sao có quỹ đạo bất thường. Hoặc, Webb có thể phát hiện ra một đám mây khí với số phận sẽ bị xé toạc bởi lực hấp dẫn.
“Chúng tôi muốn thấy điều gì đó bất thường, như một ngôi sao đang bị ngấu nghiến”, van der Marel nói.
Lý tưởng nhất là những nghiên cứu ban đầu về trung tâm thiên hà này sẽ mở ra các quan sát của Webb trong tương lai. Bằng cách xem xét lại trung tâm thiên hà trong khoảng thời gian vài năm, các nhà thiên văn học có thể có được những hiểu biết mới về khu vực không gian hỗn loạn này.
“Rất nhiều điều thú vị, kỳ lạ xảy ra tại trung tâm của các thiên hà. Chúng tôi muốn tìm hiểu những gì đang xảy ra trong chính thiên hà chúng ta”, Rieke nói.
Các quan sát được mô tả ở đây sẽ được thực hiện như một phần của Chương trình Quan sát được đảm bảo thời gian (Guaranteed Time Observation-GTO) của Webb. Chương trình GTO cung cấp thời gian dành riêng cho các nhà khoa học đã làm việc với NASA để xây dựng khoa học và trang bị của Webb trong suốt quá trình phát triển.
Gia Linh
Theo Space Daily
