Những ngôi sao đang chết này xuất hiện đầy màu sắc gồm cả xanh lá cây, xanh lam và đỏ mà bạn có thể thưởng thức qua chiếc kính thiên văn của mình.

Đối với những người mới quan sát, bầu trời đêm dường như là một cảnh đơn sắc chỉ có trắng và đen. Mặc dù các sách và trang web về thiên văn học tràn ngập các vật thể có màu đỏ, hồng, xanh lam và xanh lá cây sống động, nhưng việc quan sát hầu hết các vật thể tương tự này bằng kính thiên văn nhỏ không cho thấy được điều đó. Ánh sáng từ không gian sâu đa phần xuất hiện dưới dạng màu xám.

Tuy nhiên, những ai trong chúng ta có nhiều kinh nghiệm hơn đều biết rằng vũ trụ là một nơi đầy màu sắc. Chỉ là màu sắc trong vũ trụ đòi hỏi cường độ đủ lớn để kích thích các tế bào hình nón trong mắt bạn. Những tế bào cảm nhận màu sắc này là kết quả tiến hóa từ việc loài người đã dành phần lớn cuộc đời dưới ánh sáng ban ngày: Khi ánh sáng tràn trề, sự khác biệt tinh tế về bước sóng của nó truyền tải một thông tin hữu ích mà chúng ta cảm nhận được là màu sắc. Ngược lại, những tế báo hình que trong mắt rất nhạy cảm với ánh sáng để giúp chúng ta nhìn rõ trong môi trường ban đêm, nhưng chúng lại không thể ghi nhận màu sắc.

Trong trường hợp của Mặt Trời, nhiều photon của nó ở mọi bước sóng bão hòa tất cả các tế bào nhận diện màu của chúng ta cùng một lúc, khiến ánh sáng của nó có màu trắng. Còn với Mặt Trăng, bao gồm các đá bazan sẫm màu, bụi xám và các mảnh đá – chúng ta không thấy màu sắc ở đó trừ khi có nguyệt thực hoặc ánh sáng của nó bị đỏ lên bởi khí quyển của Trái Đất khi nó ở sát đường chân trời lúc mọc hoặc lặn. Nhưng khi nhìn vào những hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời như Sao Hỏa, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, chúng ta có thể thấy chúng có màu đỏ đậm, xanh lục và xanh lam tương ứng. Hình dạng và màu sắc của chúng còn được nhân lên bởi một nhóm các vật thể trong không gian sâu mà chúng ta gọi là tinh vân hành tinh.

 

Những mục tiêu đầy màu sắc

Các tinh vân hành tinh là sản phẩm của những ngôi sao giống như Mặt Trời khi lớp vỏ của chúng vỡ ra và tiếp tục được lõi trong chiếu sáng vào giai đoạn cuối đời. Màu xanh lam, xanh lục và đỏ của chúng đến từ các khí phát sáng như hydro, heli, nitơ và oxy.

Rất lâu trước khi điều này được biết đến, hai nhà thiên văn học thế kỷ 18 là Antoine Darquier de Pellepoix và William Herschel đều coi hình dạng của những tinh vân này là giống với hành tinh. Herschel được công nhận rộng rãi là người đầu tiên gọi chúng là tinh vân hành tinh, mặc dù không có kết luận chắc chắn về việc liệu thuật ngữ này có thực sự bắt nguồn từ ông hay không.

Bất chấp tên gọi đó, chỉ khoảng 20% tinh vân hành tinh là có dạng hình cầu. Số còn lại có nhiều hình dạng khác nhau, do cách thức cụ thể mà trung tâm của mỗi ngôi sao chết bong ra khỏi các lớp bên ngoài của nó. Mật độ của chúng dao động từ 100 đến 10.000 lần so với không gian liên sao trống rỗng. Các tinh vân nhiều màu sắc hơn xuất hiện trong danh sách này, có xu hướng có mật độ cao hơn và xuất hiện dưới dạng hình tròn hoặc hình bầu dục khi nhìn qua kính thiên văn. Đó là bởi vì các vùng khí dày đặc hơn thì phát sáng mạnh hơn.

 

Các mẹo quan sát

Việc phát minh ra bộ lọc Oxy-III (OIII) đã tạo ra một cuộc cách mạng trong việc quan sát các tinh vân hành tinh, vì độ trong suốt cực đại của bộ lọc có cùng bước sóng với phát xạ mạnh nhất của các vật thể này. Tuy nhiên, mặc dù một bộ lọc cải thiện đáng kể độ tương phản của hình ảnh, nó lại làm mất đi màu sắc tự nhiên. Để xem được màu sắc thực của vật thể, tốt nhất bạn nên quan sát chúng mà không có bộ lọc. Độ sáng đầy đủ của mục tiêu không được lọc sẽ kích thích tế bào hình nón trong mắt bạn, tạo ra màu sắc của tinh vân được quan sát và thậm chí làm cho chúng đủ sáng để có thể phát hiện được trên bầu trời ngoại ô. Ngược lại, các tinh vân mờ và mở rộng thường không hiển thị màu sắc, và các bộ lọc đặc biệt được thiết kế để phục vụ mục đích tìm thấy vật thể cần quan sát chứ không phải để nhìn thấy màu sắc của chúng.

Điểm chung của các tinh vân đầy màu sắc trong danh sách của chúng tôi là khoảng cách của chúng. Hầu hết chúng nằm cách chúng ta từ 1.000 đến 5.000 năm ánh sáng. Ở những khoảng cách này, chúng có đường kính quan sát từ 15" đến 40" - ngoại trừ tinh vân Ring (M57) lớn hơn nhiều. Các tinh vân hành tinh sáng có thể hiển thị màu sắc khi nhìn qua kính thiên văn nhỏ dưới 6 inch. Các khẩu độ lớn hơn sẽ rõ hơn và tất cả đều có khả năng phóng đại tốt. Rất nhiều tinh vân có lớp vỏ bên ngoài mỏng manh từ các vụ phun trào trước đó, nhưng chúng quá mờ đối với hầu hết các kính thiên văn nghiệp dư. Tuy nhiên, nhiều tinh vân trong danh sách của chúng tôi tiết lộ ngôi sao trung tâm của chúng – một tâm nóng trắng thắp sáng những hình cầu này từ bên trong.

 

Danh sách

NGC 40 là mục tiêu đầu tiên - và là thách thức lớn nhất. Nằm trên bán thiên cầu Bắc ở xích vĩ 72° trong chòm sao Cepheus, nó có bề rộng khoảng 1 năm ánh sáng, nằm cách chúng ta 3.500 năm ánh sáng. Và khoảng 1.000 năm ánh sáng đằng sau nó là CTA - 1 tàn tích supernova mỏng manh không liên quan đến nó.

Với một kính thiên văn vừa phải, tinh vân này giống như một phần của chiếc nhẫn hoặc trông giống dấu ngoặc đơn hơn. Nó còn được gọi là tinh vân Bow Tie. Ngôi sao tiền thân ở trung tâm là một sao Wolf-Rayet hiếm gặp - một loại sao thiếu hydro và tạo ra gió sao mạnh. Với mức độ khác biệt hoàn toàn giữa ngôi sao và tinh vân của nó, một số nhà quan sát coi đây là một trong những mục tiêu tốt nhất để quan sát. Ở các khẩu độ lớn (20 inch trở lên), NGC 40 hiển thị màu hơi đỏ, không điển hình cho các tinh vân hành tinh thông thường, oxy và nitơ bị ion hóa nên thường tạo cho các vật thể này màu xanh lục hoặc xanh lam.

 

NGC 2392 từng được biết đến với cái tên tinh vân Eskimo vì nó có phần bên trong hình tròn được bao quanh bởi một vòng khí “mềm mại” gợi nhớ đến hình ảnh khuôn mặt người Eskimo nằm gọn trong chiếc mũ trùm đầu parka. Tuy nhiên, sau khi xem xét lịch sử của thuật ngữ này, NASA đã quyết định vào năm 2020 là sẽ chỉ đề cập đến vật thể bằng tên danh mục của nó. Gần đây nó cũng được mô tả là tinh vân Sư Tử, khi phần khí bên ngoài được so sánh với bờm sư tử (Hình ảnh ở đầu bài). Các nguồn tin hiện tại không đồng thuận về khoảng cách chính xác của nó: Ngôi sao chết này nằm đâu đó ở khoảng cách 3.000 đến 6.000 năm ánh sáng.

Với cấp sáng 10,1, nó là tinh vân sáng nhất trong chòm sao Gemini và là mục tiêu dễ quan sát đối với các kính thiên văn nhỏ. Nhìn thấy màu xanh lam của nó đòi hỏi khẩu độ lớn hơn thay vì một bầu trời tối hơn.

 

NGC 3242 đôi khi được gọi là Bóng ma của Sao Mộc vì hình dạng và kích thước biểu kiến của nó gợi nhớ đến hành tinh này. Đó là một tinh vân đầy màu sắc nằm trong chòm sao Hydra, chòm sao lớn nhất trên bầu trời mùa xuân. Tinh vân này nằm cách Mu (μ) Hydrae 2° Nam và chếch về hướng Tây. Ống nhòm hoặc một công cụ tìm kiếm phạm vi nhỏ sẽ hiển thị nó như một ngôi sao có cấp sáng 8,6, trong khi một kính thiên văn nhỏ sẽ cho thấy hình dạng phi sao. Ở độ phóng đại lớn hơn, bạn sẽ thấy một đĩa hơi phẳng có chiều ngang 40" x 35". Tinh vân phát sáng màu xanh lam lục nếu bạn quan sát nó qua một chiếc kính 6 inch và trở nên xanh hơn khi tăng khẩu độ.

Bóng ma của Sao Mộc nằm cách chúng ta ít nhất 1.400 năm ánh sáng và có đường kính khoảng 2 năm ánh sáng. Cấu trúc của nó gồm một vòng mỏng được bao quanh bởi một lớp bao mỏng manh lớn hơn. Ngôi sao trung tâm tỏa sáng ở cấp 11,7 và có thể nhìn thấy được ở khẩu độ vừa phải.

 

Tinh vân Ring (M57) thuộc chòm sao Lyra có cấp sáng 8,8 và có một vầng hào quang mở rộng gần 4". Đó là tinh vân hành tinh đầu tiên mà tôi từng quan sát. Khi đó tôi khoảng 10 tuổi, và sở thích ngắm sao của tôi chỉ giới hạn ở việc định vị các vệ tinh Echo. Kính thiên văn mà tôi sử dụng là một kính phản xạ 21 inch tự chế thuộc sở hữu của hiệp hội thiên văn Louisville. Qua đó, M57 đã để lại một ký ức không thể xóa nhòa bởi màu xanh tươi của nó. Một thập kỷ sau, chiếc kính thiên văn đó, bao gồm kính được đúc theo công thức tương tự như kính thiên văn Hale 200 inch, đã được tặng cho đại học Louisville. Khi tôi quan sát M57 với cùng chiếc kính thiên văn đó một lần nữa tại đài quan sát Moore, màu xanh lá cây đã bị nhạt đi khá nhiều. Tôi chưa bao giờ thấy nó xanh tươi như trong lần quan sát đầu tiên thời thơ ấu. Tôi tự hỏi liệu trẻ em có nhìn thấy màu sắc mạnh hơn người lớn hay không. Hay tôi chỉ đang nhớ về khung cảnh sống động đó với những ký ức đầu đời?

 

NGC 6210 là tinh vân hành tinh sáng nhất trong chòm Hercules và nằm cách xa khoảng 5.400 năm ánh sáng. Vị trí của nó trên bầu trời đặt nó nằm cách xa hơn 3.000 năm ánh sáng so với phần đĩa sáng của Milky Way, cách xa hơn phần lớn họ hàng của nó. Nó có kích thước nhỏ gọn 20" x 16" và cấp sáng 9,7. Màu xanh lam - lục của nó có thể thấy rõ trong các kính thiên văn nhỏ. Giống như hầu hết các tinh vân hành tinh nhỏ khác, nó không đòi hỏi độ phóng đại quá cao, mặc dù việc phát hiện ra ngôi sao trung tâm có cấp sáng 12,7 là một thách thức.

 

Tinh vân Mắt Mèo (NGC 6543) thuộc chòm sao Draco có đường kính 18" và cấp sáng 8,8. Cá nhân tôi gọi đây là tinh vân Nguyên Tử vì nó có hai hình elip giao nhau khiến tôi liên tưởng đến quỹ đạo electron xung quanh ngôi sao trung tâm là hạt nhân của nguyên tử. Vầng sáng màu xanh lam - lục của nó kéo dài theo hướng Bắc - Nam và có thể nhìn thấy được bằng một kính thiên văn khiêm tốn. Thậm chí nhiều chi tiết bên trong tinh vân này sẽ trở nên rõ ràng hơn khi tăng khẩu độ. Ngôi sao trung tâm của tinh vân này nóng hơn Mặt Trời khoảng 10 lần và một số nhà quan sát cho rằng nó dễ nhìn hơn ở độ phóng đại thấp hơn. Ngôi sao sắp chết này nằm cách xa khoảng 3.300 năm ánh sáng.

 

Tinh vân hành tinh Chớp Mắt (Blinking) (NGC 6826) trong chòm Cygnus mang đến một trải nghiệm độc đáo. Cái tên này xuất phát từ hiệu ứng quang học kỳ lạ mà bạn nhận được khi chuyển đổi giữa tầm nhìn bình thường và nhìn xa. Khi quan sát vật thể này, tôi nhận thấy rằng trong khi kính thiên văn có thể nhìn thấy màu xanh lục của nó, thì ngôi sao trung tâm lại có màu trắng khi nhìn bằng mắt. Khi nhìn chếch đi, tinh vân này lại dường như biến mất - và màu xanh lục hòa vào ngôi sao sáng ở trung tâm, tạo cho nó một ánh sáng xanh tươi rực rỡ. Một ngôi sao xanh? Đó là những gì tôi đã thấy! Hãy thử quan sát nó nhé.

Tinh vân Chớp Mắt có kích thước nhỏ gọn 27" x 24" và cấp sáng 9,8. Ngôi sao trung tâm mờ hơn khoảng 0,5 cấp. Nó nằm cách xa chúng ta khoảng 2.200 năm ánh sáng.

 

NGC 7027 trong chòm Cygnus là một tinh vân trẻ, vừa nhỏ vừa đặc ở khoảng cách 3.000 năm ánh sáng. Ánh sáng xanh lục mãnh liệt, cấp sáng 10 của nó có thể nhìn thấy bằng một kính thiên văn nhỏ, nhưng ở trường nhìn lớn hơn nó cho chúng ta thấy một hình hộp rộng hơn 15" của nó. Ngôi sao trung tâm nằm sâu trong đám mây khí và hầu như không thể nhìn thấy được. Đây là một vật thể tuyệt vời để quan sát bằng kính thiên văn nghiệp dư của bạn.

 

Tinh vân Sao Thổ (NGC 7009) rất dễ tìm thấy, nằm cách Nu (ν) Aquarii 1° về phía Tây. Nó có cấp sáng 8,3, rộng 41" x 35" và hiển thị màu xanh lục hoặc vàng trong kính thiên văn nhỏ. Các "vành đai" giống Sao Thổ của nó được hình thành bởi cấu trúc gọi là ansae: các nút khí đối xứng ở mỗi đầu của trục dài của tinh vân. Và chúng không phải là duy nhất đối với NGC 7009 - vật thể này chỉ đơn giản là ví dụ sáng nhất mà bạn có thể thấy qua kính thiên văn của mình. Khi Herschel phát hiện ra nó vào năm 1782, hình dạng của tinh vân này đã khiến ông bối rối. Ông không thể hiểu nó đã được hình thành như thế nào. (Ngày nay, các nhà nghiên cứu tin rằng ansae có liên quan đến hành vi của một sao khi nó già đi và trở thành một tinh vân hành tinh). Nhà quan sát người Ireland là William Parsons, bá tước Rosse, sau này đã đặt ra cái tên tinh vân Sao Thổ. Nó nằm cách xa khoảng 2.000 đến 4.000 năm ánh sáng.

 

NGC 7662 là tinh vân hành tinh sáng nhất của thiên hà Andromeda và có biệt danh đơn giản và chính xác về mặt hình ảnh: Quả cầu tuyết xanh. Ở cách xa 2.200 năm ánh sáng, nó có cấp sáng 8,3 và kéo dài 32" x 28". Một trong những quan sát đáng nhớ nhất của tôi về vật thể này là với kính thiên văn phản xạ Alvan Clark 12 inch tại đài quan sát trong khuôn viên trường đại học Louisville. Nhìn từ trên đỉnh của tòa nhà khoa học tự nhiên bốn tầng trong một khu đô thị, Blue Snowball đúng như tên gọi của nó, chứng minh rằng việc quan sát không gian sâu có thể được thực hiện ngay cả khi bị ô nhiễm ánh sáng. Độ tương phản cao của các tinh vân hành tinh nhỏ gọn khiến chúng trở thành mục tiêu lý tưởng để quan sát ngay cả trong điều kiện không lý tưởng.

 

Tất nhiên, có rất nhiều tinh vân hành tinh khác có màu sắc. Danh sách này chỉ là sự khởi đầu. Cho dù bạn sử dụng kính thiên văn lớn hay nhỏ, nhóm các vật thể không gian sâu này sẽ cung cấp nhiều thách thức trong quan sát. Từ màu sắc, chi tiết rõ ràng và ngôi sao trung tâm mới chỉ đơn giản là tách bản thân những tinh vân nhỏ bé xa xôi này khỏi nền sao dày đặc của Milky Way, những mục tiêu đầy màu sắc và hấp dẫn này còn mang đến cơ hội để kiểm tra năng lực của bất kỳ kẻ săn sao nào.

Minh Phương, dịch từ bài của Alan Goldstein trên Astronomy.com