Trong chuyên mục Hình Ảnh Của Tháng vừa qua, Kính thiên văn không gian James Webb đã cung cấp một góc nhìn tuyệt vời về IRAS 04302+2247, một đĩa đang hình thành hành tinh nằm cách chúng ta khoảng 525 năm ánh sáng trong một đám mây tối thuộc vùng tạo sao Taurus. Với Webb, các nhà nghiên cứu có thể nghiên cứu tính chất và sự phát triển của các hạt bụi trong những đĩa tiền hành tinh như thế này, qua đó làm sáng tỏ những giai đoạn sớm nhất của quá trình hình thành hành tinh.
Trong những "vườn ươm sao" khắp thiên hà, những ngôi sao sơ sinh đang được sinh ra từ những đám mây khí lạnh khổng lồ. Khi các sao trẻ lớn dần, lớp khí bao quanh chúng tập trung lại thành những đĩa tiền hành tinh hẹp chứa nhiều bụi. Đây chính là khung cảnh khởi nguồn cho sự hình thành hành tinh, và việc quan sát những đĩa tiền hành tinh ở xa có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ điều gì đã diễn ra khoảng 4,5 tỷ năm trước trong Hệ Mặt Trời của chúng ta, khi Mặt Trời, Trái Đất và các hành tinh khác được hình thành.
IRAS 04302+2247, hay gọi ngắn gọn là IRAS 04302, là một ví dụ điển hình về một tiền sao - một ngôi sao trẻ vẫn đang thu gom vật chất từ môi trường xung quanh - được bao bọc bởi một đĩa tiền hành tinh nơi mà các hành tinh sơ sinh có thể đang hình thành. Webb có khả năng đo được kích thước đĩa này lên tới 65 tỷ km - lớn gấp nhiều lần đường kính Hệ Mặt Trời của chúng ta (nếu tính đến hết Sao Hải Vương).
Góc nhìn của Webb hướng thẳng vào cạnh của đĩa bao quanh IRAS 04302, vì vậy chúng ta nhìn thấy nó như một vạch hẹp tối màu bằng bụi khí, che khuất ánh sáng từ tiền sao ở trung tâm. Lớp bụi khí này chính là nhiên liệu cho quá trình hình thành hành tinh, tạo nên môi trường mà các hành tinh trẻ có thể tích tụ khối lượng.
Khi được quan sát từ hướng trực diện, các đĩa tiền hành tinh có thể mang nhiều cấu trúc như vành, khoảng trống hay xoắn ốc. Những cấu trúc này có thể là dấu hiệu của các hành tinh sơ sinh đang khoét xuyên qua lớp bụi, hoặc cũng có thể bắt nguồn từ những hiện tượng khác không liên quan đến hành tinh, như mất ổn định hấp dẫn hay các vùng giam bụi.
Quan sát cạnh của đĩa IRAS 04302 cho thấy cấu trúc theo chiều dọc, bao gồm cả độ dày của lớp bụi. Các hạt bụi di chuyển về mặt phẳng giữa của đĩa, lắng xuống và hình thành một lớp mỏng, dày đặc, thuận lợi cho quá trình tạo hành tinh; độ dày của đĩa phản ánh hiệu quả của quá trình này.
Vệt bụi khí dày đặc chạy dọc trong ảnh bao bọc IRAS 04302, che lấp ánh sáng mạnh của nó để Webb có thể dễ dàng quan sát những cấu trúc tinh tế xung quanh. Nhờ đó, chúng ta được chiêm ngưỡng hai tinh vân mờ ở hai phía của đĩa. Đây là những tinh vân phản xạ, được chiếu sáng bởi ánh sáng từ tiền sao trung tâm phản xạ trên vật chất trong tinh vân. Với hình dáng đặc biệt của hai tinh vân phản xạ này, IRAS 04302 được đặt biệt danh là “Sao Bướm”.
Hình ảnh về IRAS 04302 này là kết quả kết hợp quan sát từ máy ảnh cận hồng ngoại (NIRCam) và thiết bị trung hồng ngoại (MIRI) của Webb, cùng với dữ liệu quang học từ kính thiên văn không gian Hubble. Tất cả hợp lại tạo nên một bức chân dung đa bước sóng đầy cuốn hút về nơi khai sinh các hành tinh.
Webb tiết lộ sự phân bố của các hạt bụi siêu nhỏ cũng như ánh sáng cận hồng ngoại phản xạ từ vật chất dạng bụi lan rộng xa khỏi đĩa, trong khi Hubble tập trung vào dải bụi cùng các đám và vệt bao quanh, cho thấy ngôi sao vẫn đang thu nhận vật chất từ môi trường và đồng thời phóng ra các luồng khí và bức xạ.
Các quan sát của Webb về IRAS 04302 được thực hiện trong khuôn khổ chương trình Webb GO số #2562 (PI F. Ménard, K. Stapelfeldt). Chương trình này nghiên cứu bốn đĩa tiền hành tinh có hướng nhìn theo cạnh từ góc nhìn của chúng ta, với mục tiêu tìm hiểu sự tiến hóa của bụi trong những đĩa đó. Sự phát triển của các hạt bụi trong đĩa tiền hành tinh được cho là một bước quan trọng dẫn đến sự hình thành hành tinh.
R.T
Theo ESA
