24/07/2023
1247 lượt xem
41 thích
Các phép đo mới của Thiết bị hồng ngoại giữa (MIRI) của Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA/ESA/CSA đã phát hiện ra hơi nước trong đĩa bên trong của hệ thống PDS 70, nằm cách xa 370 năm ánh sáng. Đây là phát hiện đầu tiên về nước trong khu vực trên mặt đất của một đĩa đã được biết là chứa hai hoặc nhiều tiền hành tinh.
Nước rất cần thiết cho cuộc sống như chúng ta biết. Tuy nhiên, các nhà khoa học tranh luận về cách nó đến Trái đất và liệu các quá trình tương tự có thể gieo mầm cho các ngoại hành tinh đá quay quanh các ngôi sao xa xôi hay không. Những hiểu biết mới có thể đến từ hệ thống PDS 70, chứa một đĩa bên trong và một đĩa bên ngoài cách nhau một khoảng tám tỷ km, trong đó có hai hành tinh khí khổng lồ đã biết. MIRI đã phát hiện ra hơi nước trong đĩa bên trong của hệ thống ở khoảng cách chưa đến 160 triệu km tính từ ngôi sao – khu vực có thể hình thành các hành tinh đá, đất đá (Trái đất quay quanh Mặt trời 150 triệu km).
Tác giả chính Giulia Perotti của Viện Thiên văn học Max Planck (MPIA) ở Heidelberg, Đức cho biết: “Chúng tôi đã nhìn thấy nước trong các đĩa khác, nhưng không quá gần và trong một hệ thống mà các hành tinh hiện đang tập hợp lại. Chúng tôi không thể thực hiện loại phép đo này trước Webb”.
Giám đốc MPIA Thomas Henning, đồng tác giả của bài báo cho biết thêm: “Phát hiện này cực kỳ thú vị vì nó thăm dò khu vực nơi các hành tinh đá tương tự như Trái đất thường hình thành”. Henning là đồng điều tra viên chính của MIRI (Dụng cụ hồng ngoại trung bình) của Webb, đã thực hiện phát hiện và là điều tra viên chính của chương trình MINDS (Khảo sát đĩa hồng ngoại trung bình MIRI) đã lấy dữ liệu.
Một môi trường ẩm ướt để hình thành các hành tinh
PDS 70 là một ngôi sao loại K, mát hơn Mặt trời và được ước tính là 5,4 triệu năm tuổi. Điều này tương đối cũ giữa các ngôi sao với đĩa hình thành hành tinhkhiến việc phát hiện ra hơi nước trở nên đáng ngạc nhiên.
Theo thời gian, hàm lượng khí và bụi trong các đĩa hình thành hành tinh giảm dần. Bức xạ và gió của ngôi sao trung tâm sẽ loại bỏ vật chất đó hoặc bụi phát triển thành các vật thể lớn hơn và cuối cùng hình thành các hành tinh. Do các nghiên cứu trước đây không phát hiện ra nước ở khu vực trung tâm của các đĩa có tuổi tương tự, các nhà thiên văn nghi ngờ rằng nó có thể không tồn tại dưới bức xạ sao khắc nghiệt, dẫn đến môi trường khô hạn cho sự hình thành của bất kỳ hành tinh đá nào.
Phổ của hệ thống PDS 70
Các nhà thiên văn học vẫn chưa phát hiện ra bất kỳ hành tinh nào hình thành trong đĩa bên trong của PDS 70. Tuy nhiên, họ nhìn thấy nguyên liệu thô để xây dựng thế giới đá, ở dạng silicat. Việc phát hiện ra hơi nước ngụ ý rằng nếu các hành tinh đá đang hình thành ở đó, chúng sẽ có sẵn nước ngay từ đầu.
Đồng tác giả Rens Waters của Đại học Radboud ở Hà Lan cho biết: “Chúng tôi tìm thấy một lượng tương đối lớn các hạt bụi nhỏ. Kết hợp với việc chúng tôi phát hiện ra hơi nước, đĩa bên trong là một nơi rất thú vị”.
Nguồn gốc của nước là gì?
Phát hiện này đặt ra câu hỏi nước đến từ đâu. Nhóm MINDS đã xem xét hai kịch bản khác nhau để giải thích phát hiện của họ.
Một khả năng là các phân tử nước đang hình thành tại chỗ, nơi chúng ta phát hiện ra chúng, khi các nguyên tử hydro và oxy kết hợp với nhau. Khả năng thứ hai là các hạt bụi phủ băng đang được vận chuyển từ đĩa lạnh bên ngoài sang đĩa nóng bên trong, nơi nước đá thăng hoa và biến thành hơi. Một hệ thống vận chuyển như vậy sẽ gây ngạc nhiên, vì bụi sẽ phải vượt qua khoảng trống lớn được tạo ra bởi hai hành tinh khổng lồ.
Một câu hỏi khác được đặt ra bởi khám phá này là làm thế nào nước có thể tồn tại ở gần ngôi sao, nơi ánh sáng cực tím của ngôi sao có thể phá vỡ bất kỳ phân tử nước nào. Nhiều khả năng, vật chất xung quanh, chẳng hạn như bụi và các phân tử nước khác, đóng vai trò là lá chắn bảo vệ. Do đó, nước được phát hiện gần PDS 70 có thể tồn tại sau khi bị phá hủy.
Cuối cùng, nhóm sẽ sử dụng hai công cụ khác của Webb, Máy ảnh cận hồng ngoại (NIRCam) và Máy quang phổ cận hồng ngoại (NIRSpec) để nghiên cứu hệ thống PDS 70 nhằm nỗ lực thu thập sự hiểu biết sâu sắc hơn nữa.
Những quan sát này được thực hiện như một phần của Quan sát thời gian được đảm bảo chương trình 1282. Phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Thiên nhiên.
Thêm thông tin
Webb là chiếc kính viễn vọng lớn nhất, mạnh nhất từng được phóng vào vũ trụ. Theo thỏa thuận hợp tác quốc tế, ESA đã cung cấp dịch vụ phóng kính viễn vọng, sử dụng phương tiện phóng Ariane 5. Làm việc với các đối tác, ESA chịu trách nhiệm phát triển và đánh giá khả năng thích ứng của Ariane 5 cho sứ mệnh Webb và mua sắm dịch vụ phóng của Arianespace. ESA cũng cung cấp máy quang phổ NIRSpec và 50% thiết bị hồng ngoại tầm trung MIRI, được thiết kế và chế tạo bởi một tập đoàn gồm các Viện châu Âu được tài trợ quốc gia (Hiệp hội MIRI châu Âu) hợp tác với JPL và Đại học Arizona.
Webb là sự hợp tác quốc tế giữa NASA, ESA và Cơ quan Vũ trụ Canada (CSA).
Liên hệ:
Quan hệ truyền thông ESA
media@Khoa học