Các tinh vân hành tinh như Tinh vân Quả cầu Pha lê (Crystal Ball Nebula - NGC 1514) có phần giống như bản cáo phó của các ngôi sao. Dù những quả cầu pha lê thường được cho là hé lộ tương lai, Tinh vân Quả cầu Pha lê lại cho chúng ta biết nhiều hơn về quá khứ. Nó cho thấy một cặp sao kép đã đi tới hồi kết như thế nào. Và vì NGC 1514 cách chúng ta 1.500 năm ánh sáng, chúng ta đang nhìn thấy hình ảnh của nó như cách đây 1.500 năm.
Tinh vân hành tinh không liên quan gì tới hành tinh. Chúng chỉ trông giống hành tinh khi quan sát qua các kính thiên văn thời kỳ đầu, và nhà thiên văn William Herschel, người phát hiện Tinh vân Quả cầu Pha lê, là người đã đặt ra thuật ngữ này.
Tinh vân hành tinh hoàn toàn là sản phẩm của sao. Chúng hình thành khi một sao khối lượng thấp hoặc khối lượng trung bình đẩy các lớp khí bên ngoài ra ngoài trong giai đoạn gần kết thúc quá trình nhiệt hạch. Lớp khí bị đẩy ra tạo thành một vỏ gần như hình cầu. Nhưng theo thời gian, hình cầu đó bị biến đổi bởi nhiễu loạn và các đợt phun khí không đều. Đó là những gì đã xảy ra với Tinh vân Quả cầu Pha lê. Nó gồ ghề, có nhiều thùy, với các dải khí bụi mảnh và những vùng trống rỗng.
Ảnh phóng gần NGC 1514 này cho thấy một phần cấu trúc khí bên trong tinh vân. Ngôi sao sáng trong ảnh là một sao tiền cảnh và không thuộc tinh vân. Thay vào đó, một cặp sao kép bị che khuất nằm ở trung tâm tinh vân. Nguồn ảnh: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA; xử lý ảnh: J. Miller & M. Rodriguez (International Gemini Observatory/NSF NOIRLab), T. A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), D. de Martin & M. Zamani (NSF NOIRLab)
Kính thiên văn Bắc Gemini đã chụp được một bức chân dung tuyệt đẹp của Tinh vân Quả cầu Pha lê, và nhiều kính thiên văn khác, trong đó có Kính thiên văn Không gian James Webb (JWST), cũng đã quan sát nó. Vì JWST là kính thiên văn hồng ngoại, nó hé lộ những khía cạnh của tinh vân mà Gemini không thể nhìn thấy.
JWST cho thấy tinh vân này được bao quanh bởi một cặp vành đai. Chúng có lẽ bắt nguồn từ một giai đoạn thất thoát khối lượng ban đầu của cặp sao kép ở trung tâm. Sau đó, các vành đai này bị định hình bởi những luồng gió nhanh bất đối xứng từ cặp sao kép. Một nghiên cứu năm 2025 kết luận rằng các vòng này nhiều khả năng là bụi, không phải khí.
Ảnh hồng ngoại của JWST về NGC 1514 cho thấy một cặp vành đai không xuất hiện trong các ảnh quang học. Nguồn ảnh: NASA, ESA, CSA, STScI, Michael Ressler (NASA-JPL), Dave Jones (IAC); Planetary Nebula NGC 1514 (MIRI Image)
Một trong hai sao ở cặp sao kép trung tâm là một đối tượng khá khác thường. Nó được gọi là sao loại O nóng, có độ sáng thấp. Sao loại O vốn là loại sao nóng nhất, nhưng đối tượng này lại có độ sáng thấp, nghĩa là với một sao nóng như vậy, nó lại mờ nhạt. Nguyên nhân là vì nó rất nhỏ, chỉ chiếm một vùng không gian cỡ quỹ đạo Trái Đất quanh Mặt Trời. Điều này trái ngược với các sao loại O thông thường, vốn là những sao siêu khổng lồ có khối lượng lớn.
Các sao loại O có độ sáng thấp về cơ bản là những lõi sao lộ ra ngoài, chủ yếu gồm heli. Chúng thường đã mất phần lớn khối lượng vào một sao đồng hành nặng hơn trong hệ sao kép, và điều đó đã xảy ra ở đây. Sao loại O có độ sáng thấp trong NGC 1514 đã mất phần lớn khối lượng, đang hoàn tất quá trình nhiệt hạch heli, và trên đường nguội dần để trở thành sao lùn trắng.
Trong khi sao có độ sáng thấp này đã tạo ra phần lớn tinh vân trong quá khứ, sao đồng hành của nó hiện đang đảm nhận phần lớn vai trò trong NGC 1514. Đó là một sao khổng lồ loại A0III, đã tiêu hao phần lớn hydro trong lõi và rời khỏi dãy chính. Năng lượng của nó đang làm tinh vân phát sáng.
Sự bất đối xứng của NGC 1514 bắt nguồn từ cặp sao kép. Chúng có quỹ đạo quanh nhau với chu kỳ 9 năm, quỹ đạo dài nhất từng biết đối với một cặp sao kép trong một tinh vân hành tinh. Khi có quỹ đạo quanh nhau, các luồng gió sao mạnh của chúng định hình tinh vân tuyệt đẹp này, tạo ra các lớp vỏ, dải mảnh và đám vật chất được thấy trong bức ảnh của kính Bắc Gemini.
Tinh vân hành tinh không tồn tại lâu, thường chỉ khoảng 10.000 đến 25.000 năm. Đó là một khoảng thời gian rất ngắn trong thiên văn học. Cuối cùng, khí trong tinh vân sẽ phân tán và hòa vào môi trường liên sao, giống như một đứa trẻ thổi những sợi bông bồ công anh vào gió.
Nguyễn Đình Nam
Theo Universetoday
