Sử dụng Kính thiên văn Không gian James Webb (JWST), các nhà thiên văn học đã tiến hành quan sát hồng ngoại đối với đĩa mảnh vụn hành tinh bao quanh một sao lùn trắng có tên GD 362. Kết quả của những quan sát mới này, được công bố ngày 8 tháng 10 năm 2025 trên máy chủ tiền in arXiv, mang lại những hiểu biết quan trọng về thành phần hóa học của đĩa vật chất này.
Sao lùn trắng (White Dwarf - WD) là phần lõi sao còn sót lại sau khi một ngôi sao đã cạn kiệt nhiên liệu hạt nhân và thổi bay lớp ngoài của mình. Do có lực hấp dẫn rất mạnh, các sao lùn trắng thường có bầu khí quyển chỉ gồm hydro tinh khiết hoặc heli tinh khiết.
Tuy nhiên, một số ít sao lùn trắng lại chứa dấu vết của các nguyên tố nặng, cho thấy chúng đang hấp thụ vật chất còn sót lại từ những hành tinh từng tồn tại quanh chúng. Việc nghiên cứu lớp vật chất này - thường tập hợp lại thành những đĩa bụi mảnh vụn bao quanh sao lùn trắng - giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn cách các hành tinh hình thành và thay đổi theo thời gian.
GD 362, còn được biết đến với ký hiệu WD 1729+371, là một sao lùn trắng nằm cách Trái Đất khoảng 182,9 năm ánh sáng. Ngôi sao này có bán kính khoảng 8.790 km, khối lượng xấp xỉ 0,57 khối lượng Mặt Trời, và nhiệt độ ước tính vào khoảng 9.825 K.
Các quan sát trước đây cho thấy GD 362 là một trong những sao lùn trắng có hàm lượng kim loại cao bất thường, đồng thời phát ra lượng bức xạ hồng ngoại đặc biệt mạnh. Kết quả phân tích cho thấy ngôi sao này có bầu khí quyển giàu heli, chứa hàm lượng kim loại cao, đồng thời lại sở hữu khối lượng hydro lớn hơn nhiều so với thông thường. Ngoài ra, các nhà thiên văn học còn phát hiện một đĩa mảnh vụn hành tinh bao quanh GD 362, nằm trong khoảng 140 đến 1.400 lần bán kính của nó.
Gần đây, một nhóm các nhà thiên văn học do William T. Reach thuộc Viện Khoa học Không gian (Space Science Institute) tại Boulder, bang Colorado (Mỹ) dẫn đầu, đã sử dụng hai thiết bị của JWST là Máy quang phổ cận hồng ngoại (Near Infrared Spectrograph - NIRSpec) và Thiết bị trung hồng ngoại (Mid-Infrared Instrument - MIRI) để quan sát chi tiết hơn đĩa vật chất quanh GD 362, nhằm làm sáng tỏ thành phần hóa học của nó.
Độ phân giải quang phổ và độ nhạy cao của hai thiết bị này đã cho phép nhóm nghiên cứu đo đạc được thành phần của vật chất rắn có nguồn gốc từ hành tinh quanh GD 362. Phổ trung hồng ngoại cho thấy đặc trưng silicat rất mạnh ở dải bước sóng 9-11 µm, có độ sáng gấp ba lần so với phần nền liên tục bên dưới, kéo dài tới ít nhất 2 µm, cho thấy sự hiện diện của mảnh vụn nóng (khoảng 950 K) nằm gần sao lùn trắng.
Phân tích chi tiết cho thấy đĩa mảnh vụn hành tinh này chứa hỗn hợp khoáng chất olivin và pyroxen ở dạng vô định hình và tinh thể - các loại khoáng phổ biến trong lớp phủ (manti) của Trái Đất, cùng với carbon vô định hình - một dạng carbon không có cấu trúc tinh thể rõ ràng. Hàm lượng tương đối của các nguyên tố carbon, oxy, magie, nhôm và sắt so với silic đều nằm trong khoảng sai khác không quá một hệ số hai, cho thấy thành phần tương đối cân bằng.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu không phát hiện dấu hiệu của nước hay các hợp chất chứa hydro, chứng tỏ bụi hành tinh trong đĩa này rất khô và nghèo hydro, thậm chí khô hơn cả bụi trong các thiên thạch cổ của Hệ Mặt Trời.
“Nhìn chung, kết quả cho thấy GD 362 được bao quanh bởi một đĩa vật chất rắn có thành phần nguyên tố gần tương ứng với thành phần được quan sát trong bầu khí quyển của sao lùn trắng, củng cố mối liên hệ giữa đĩa vật chất và bầu khí quyển của sao – vốn bắt nguồn từ quá trình hấp thụ vật chất hành tinh,” các tác giả kết luận trong bài báo.
Nguyễn Đình Nam
Theo Phys.org
