Sao lùn nâu là những thiên thể kỳ lạ, là dạng trung gian giữa sao và hành tinh. Các nhà vật lý thiên văn đôi khi gọi chúng là những "sao thất bại" bởi chúng không đủ khối lượng để tạo ra sự nhiệt hạch hydro trong lõi và phát sáng. Một cuộc tranh luận đã kéo dài từ lâu về việc liệu sao lùn nâu có hình thành một cách đơn giản dưới dạng một phiên bản thu nhỏ của những sao như Mặt Trời hay không.
Các nhà vật lý thiên văn đang tập trung vào các sao lùn nâu trẻ nhất, còn được gọi là các tiền sao lùn nâu. Chúng có tuổi chỉ vài nghìn năm và vẫn còn trong những giai đoạn sớm của quá trình hình thành. Họ muốn biết xem liệu khí và bụi trong những tiền sao lùn nâu này có giống với thành phần của những tiền sao trẻ nhất của những sao tương tự Mặt Trời hay không.
Trọng tâm được chú ý là methane, một loại phân tử khí đơn giản và ổn định mà một khi đã hình thành thì chỉ có thể bị phát hủy bởi những quá trình vật lý năng lượng cao. Nó đã được tìm thấy ở một số ngoại hành tinh (các hành tinh không nằm trong Hệ Mặt Trời). Trong quá khứ, methane đóng một vai trò cơ bản trong việc xác định và nghiên cứu các đặc tính của những sao lùn nâu già nhất trong thiên hà chúng ta - những sao có tuổi từ hàng trăm triệu cho tới hàng tỷ năm.
Mới đây, lần đầu tiên, một nhóm nghiên cứu do nhà vật lý thiên văn Basmah Riaz ở Đại học Ludwig Maximilian (Munich, Đức) đứng đầu đã phát hiện ra methane bị deuteri-hóa (tức là một nguyên tử hydro trong phân tử methane được thay thế bằng một đồng vị khác của nó là deuterium (tức hydro nặng), khiến methane thông thường (CH4) trở thành CH3D) ở ba sao lùn nâu. Đây là phát hiện rõ ràng đầu tiên về CH3D bên ngoài Hệ Mặt Trời, một kết quả ngoài cả trông đợi!
Tiền sao lùn nây là những vật thể rất đặc và lạnh. Điều đó gây ra khó khăn lớn cho việc nghiên cứu và tìm kiếm dấu hiệu của methane ở dải cận hồng ngoại. Ngược lại, chúng có thể được quan sát dễ dàng ở dải sóng milimet. Trong khi methane thông thường không xuất hiện trong quang phổ vô tuyết bởi tính đối xứng của nó, CH3D có thể được quan sát ở bước sóng milimet.
Việc lần đầu tiên phát hiện ra CH3D thậm chí còn đáng kinh ngạc hơn nữa bởi theo các lý thuyết về sự hình thành của sao lùn nâu thì các tiền sao lùn nâu lạnh hơn (khoảng 10 K hoặc thấp hơn) và đặc hơn so với tiền sao thông thường. Dựa trên lý thuyết hóa học, CH3D thường phải hình thành ở nhiệt độ từ 20 tới 30 K.
"Các phép đo cho thấy ít nhất có một phần đáng kể của khí trong tiền sao lùn nâu có nhiệt độ trên 10 K, nếu không thì CH3D không thể có ở đó," Basmah Riaz nói.
Phép đo về độ phong phú của CH3D cung cấp cho các nhà khoa học thông tin ước tính về lượng methane của các sao này.
Một điều bất ngờ nữa là mặc dù ban đầu chỉ có một tiền sao lùn nâu được trông đợi rằng có thể có CH3D, nhưng cuối cùng có tới 3 đối tượng như vậy. Điều đó nói lên rằng các sao lùn nâu có thể là nơi có sự phong phú vầ thành phần hóa học với nhiệt độ ấm, và chúng không chỉ đơn giản là mô hình thu nhỏ của các tiền sao thông thường.
Theo đồng tác giả của nghiên cứu là Wing-Fai Thi ở Viện Vật lý ngoài Trái Đất Max Planck, "methane trong các tiền sao lùn nâu có thể có và cũng có thể không tồn tại cũng như giữ được độ phong phú cao như vậy trong những sao lùn nâu già nhất". Vì môi trường ấm áp (so với các sao lùn nâu từng được biết) rất thuận lợi cho việc hình thành các phân tử phức tạp hơn, các tiền sao lùn nâu là đối tượng hấp dẫn để tìm kiếm các phân tử này trong tương lai.
Bryan
Theo Phys.org
