Nghiên cứu do Đại học Oxford đứng đầu đã lần đầu tiên đi sâu vào tìm hiểu những phân tử bụi nhỏ trong vùng trung tâm của các thiên hà hoạt động, sử dụng dữ liệu ban đầu thu được từ kính thiên văn không gian James Webb (JWST). Đây là nghiên cứu chính thức đầu tiên do các nhà khoa học tại Anh Quốc đứng đầu sử dụng tới dữ liệu quang phổ thu được bởi thiết bị thu sóng trung hồng ngoại (MIRI) của JWST, với mục tiêu hướng tới một trong những thách thức lớn nhất của vật lý thiên văn hiện đại: cách mà các thiên hà hình thành và phát triển.
Những phân tử bụi nhỏ được biết tới là các polycyclic aromatic hydrocarbon (viết tắt là PAH). Chúng là loại phân tử hữu cơ phổ biến nhất trong vũ trụ và là một công cụ quan trọng đối với thiên văn học. Chẳng hạn, chúng được coi là những khối kiến tạo cơ bản của những hợp chất tiền sinh học, mà rất có thể đóng vai trò then chốt đối với sự phát sinh của sự sống. Các phân tử PAH phát ra dải bức xạ mạnh mẽ ở bước sóng hồng ngoại khi chúng được chiếu sáng bởi các ngôi sao, cho phép các nhà thiên văn không chỉ biết thêm về hoạt động tạo sao mà còn có thể dùng chúng như những cảm biến cực nhạy về điều kiện vật lý cục bộ của những khu vực đó.
Phân tích mới do tiến sĩ Ismael García-Bernete thuộc khoa Vật lý của Đại học Oxford đứng đầu đã tận dụng khả năng quan sát sắc nét từ công cụ của JWST để lần đầu tiên xác định được những tính chất của các PAH trong khu vực trung tâm của ba thiên hà sáng đang hoạt động. Nghiên cứu dựa trên dữ liệu quang phổ của MIRI đo ở bước sóng từ 5 tới 28 micron. Các nhà nghiên cứu sau đó đã so sánh những quan sát này với dự đoán lý thuyết về các phân tử.
Thật đáng ngạc nhiên, kết quả thu được đã phủ nhận những dự đoán trước đó cho rằng các phân tử PAH bị phá hủy trong khu vực lân cận lỗ đen ở trung tâm của một thiên hà hoạt động. Thay vào đó, phân tích cho thấy các phân tử PAH thực ra có thể tồn tại ở khu vực này, ngay cả ở những nơi mà các photon mang năng lượng rất cao có thể bắn phá chúng. Một lý do khả dĩ cho việc này có thể là các phân tử được bảo vệ bởi một lượng hớn khí phân tử ở trung tâm thiên hà.
Tuy nhiên, ngay cả ở nơi mà các phân tử PAH có thể sống sót, kết quả vẫn cho thấy lỗ đen siêu nặng ở trung tâm thiên hà có tác động lớn tới tính chất của chúng. Đặc biệt, tỷ lệ các phân tử lớn và trung hòa ở đây nhiều hơn, cho thấy những phân tử PAH nhỏ và có điện tích có lẽ đã bị phá hủy. Điều này dẫn tới những hạn chế trong việc sử dụng phân tử PAH để thăm dò tốc độ tạo sao của các thiên hà hoạt động.
"Nghiên cứu này thu hút sự quan tâm của đông đảo cộng đồng thiên văn học, đặc biệt là những ai chú ý tới sự hình thành của các sao và hành tinh trong những thiên hà xa xôi và mờ nhất," Tiến sĩ García-Bernete nói. "Thật tuyệt khi nghĩ tới việc chúng ta có thể quan sát các phân tử PAH ở trung tâm của một thiên hà và bước tiếp theo là phân tích một mẫu lớn hơn các thiên hà hoạt động với những đặc tính khác nhau. Việc này sẽ cho phép chúng tôi hiểu hơn về cách mà các phân tử PAH sống sót và những tính chất của chúng trong khu vực trung tâm thiên hà. Những hiểu biết này là mấu chốt để sử dụng các PAH như một công cụ chính xác trong việc mô tả lượng sao hình thành trong các thiên hà, và qua đó là cả cách mà các thiên hà phát triển theo thời gian."
Bryan
Theo Phys.org
