Các nhà thiên văn đã sử dụng hai trong số những kính thiên văn vô tuyến mạnh nhất trên thế giới thực hiện một cuộc khảo sát chi tiết tỉ mỉ một vùng rộng lớn tại thiên hà của chúng ta – Milky Way – nhằm để tìm ra những dấu vết chưa từng thấy của sự hình thành sao nặng, một quá trình có ảnh hưởng lớn tới hệ sinh thái của các thiên hà.
Các nhà khoa học đã phối hợp khả năng của tổ hợp kính rất lớn Karl G. Jansky (VLA) của Quỹ khoa học quốc gia và kính thiên văn Effelsberg đường kính 100 m tại Đức để đem lại những dữ liệu hình ảnh có độ phân giải cao phục vụ cho các nhà nghiên cứu trong nhiều năm tới.
Các sao có khối lượng quá mười lần khối lượng của Mặt Trời là thành phần quan trọng của thiên hà chúng ta và có ảnh hưởng mạnh mẽ tới các vùng lân cận. Tuy nhiên, các nhà thiên văn gặp khó khăn trong việc tìm hiểu cách mà những sao nặng này hình thành. Trong những năm gần đây, vấn đề này đã được giải quyết bằng việc nghiên cứu Milky Way ở nhiều bước sóng khác nhau, bao gồm cả bước sóng vô tuyến và hồng ngoại.
Cuộc khảo sát mới này, được gọi là GLOSTAR (cái nhìn toàn diện về sự hình thành sao ở Milky Way) đã được thiết lập nhằm tận dụng các khả năng được cải thiện đáng kể mà một dự án nâng cấp đã hoàn thành vào năm 2012 mang lại cho VLA để tạo ra các dữ liệu không thể kiểm chứng trước đây.
GLOSTAR đã khiến các nhà thiên văn phấn khích bởi những dữ liệu mới về quá trình sinh ra và chết đi của các sao khối lượng lớn, cũng như về vật chất loãng giữa các sao. Nhóm các nhà nghiên cứu GLOSTAR đã đăng một loạt bài trên Astronomy & Astrophysics để công bố kết quả ban đầu trong nghiên cứu của họ, bao gồm các nghiên cứu chi tiết về một số vật thể riêng lẻ. Các quan sát vẫn tiếp tục và nhiều kết quả sẽ được công bố sau.
Cuộc khảo sát đã tìm thấy các dấu vết quan trọng về giai đoạn đầu của sự hình thành sao nặng, bao gồm các vùng chứa khí hydro đặc bị ion hóa bởi bức xạ mạnh phát ra từ các sao trẻ và bởi phát xạ vô tuyến phát ra từ các phân tử metanol (alcohol gỗ) có thể xác định chính xác vị trí của các sao rất trẻ bị bao phủ bởi những đám mây khí và bụi nơi chúng đang hình thành.
Cuộc khảo sát cũng đã tìm thấy nhiều tàn dư mới của các vụ nổ supernova – cái chết thảm khốc của các sao khối lượng lớn. Các nghiên cứu trước đây đã tìm thấy ít hơn một phần ba số lượng tàn dư supernova so với số từng được dự đoán trong Milky Way. Trong khu vực mà GLOSTAR nghiên cứu đã tìm thấy số lượng tàn dư này nhiều hơn gấp đôi khi chỉ sử dụng dữ liệu từ VLA, với dự đoán sẽ xuất hiện nhiều hơn trong dữ liệu từ Effelsberg.
Rohit Dokara – một nghiên cứu sinh tại viện thiên văn vô tuyến Max Planck (MPIfR) đồng thời là tác giả chính của một bài báo về những tàn dư này – cho biết: “Đây là một bước quan trọng để giải đáp bí ẩn từ trước tới nay về các tàn dư supernova thiếu hụt.”
Nhóm nghiên cứu GLOSTAR đã kết hợp dữ liệu từ hai kính thiên văn VLA và Effelsberg để có được cái nhìn toàn diện về khu vực mà họ đã nghiên cứu. Kính VLA sử dụng nhiều ăng-ten, như một giao thoa kế, kết hợp các tín hiệu từ các ăng-ten được phân tán khắp nơi để tạo ra hình ảnh có độ phân giải rất cao có thể thấy rõ các chi tiết nhỏ.
Tuy nhiên, một hệ thống như vậy thường cũng không thể phát hiện các cấu trúc quy mô lớn. Kính thiên văn Effelsberg đường kính 100 m đã cung cấp dữ liệu về các cấu trúc lớn hơn các cấu trúc mà VLA có thể phát hiện, điều này giúp hình ảnh trở nên hoàn chỉnh.
Andreas Brunthaler của MPIfR – người dẫn đầu dự án đồng thời là tác giả chính của bài tổng quan về cuộc khảo sát này – cho biết: “Rõ ràng, kính thiên văn Effelberg vẫn là thứ rất cần thiết, ngay cả sau 50 năm hoạt động.”
Ánh sáng biểu kiến bị hấp thụ mạnh bởi bụi, nhưng sóng vô tuyến có thể dễ dàng xuyên qua đó. Kính thiên văn vô tuyến đóng vai trò rất quan trọng trong việc phát hiện các vùng bị che phủ bởi bụi nơi mà các sao trẻ hình thành.
Các kết quả từ GLOSTAR, cùng với các cuộc khảo sát ở dải sóng vô tuyến và hồng ngoại khác, “cung cấp cho các nhà thiên văn một cuộc thăm dò gần như hoàn chỉnh về các cụm tạo sao nặng ở các giai đoạn hình thành khác nhau, và điều này sẽ mang lại lợi ích lâu dài cho các nghiên cứu trong tương lai”, William Cotton – thành viên nhóm nghiên cứu thuộc đài thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO) và là một chuyên gia trong việc kết hợp dữ liệu từ giao thoa kế và kính thiên văn đơn – cho biết.
Một thành viên khác cũng thuộc NRAO là Dana Falser cho biết: “GLOSTAR là bản đồ đầu tiên về mặt phẳng thiên hà ở các bước sóng vô tuyến, đồng thời nó phát hiện ra nhiều dấu vết quan trọng về sự hình thành sao ở độ phân giải không gian cao. Việc phát hiện các vạch quang phổ nguyên tử và phân tử là rất quan trọng để xác định vị trí của nơi hình thành sao và giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc của Milky Way.
Karl Menten thuộc MPIfR, cũng là người sáng lập ra GLOSTAR, cho biết thêm “Thật tuyệt vời khi hai trong số các kính thiên văn vô tuyến mà chúng tôi yêu thích đã cùng hợp lực lại để làm cho khoa học trở nên hấp dẫn như vậy.”
Đài thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO) là một cơ sở của Quỹ khoa học quốc gia (Mỹ), được điều hành theo thỏa thuận hợp tác của tập đoàn Associated Universities, Inc.
Hồng Anh
Theo Science Daily
