Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã phát hiện ra rằng cụm sao IRS13 gần lỗ đen trung tâm của Dải Ngân hà trẻ đến không ngờ. Khám phá này được thực hiện nhờ dữ liệu thu thập được trong nhiều thập kỷ và Kính viễn vọng Không gian James Webb, thách thức các lý thuyết hiện tại về sự hình thành sao và cung cấp cái nhìn sâu sắc về lịch sử và tương lai của trung tâm Dải Ngân hà.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng IRS13, cụm sao gần lỗ đen siêu lớn Sagittarius A* trong Dải Ngân hà, trẻ hơn nhiều so với dự kiến. Điều này thách thức các lý thuyết hiện có về sự hình thành sao gần lỗ đen. Nhóm nghiên cứu tin rằng quá trình hình thành IRS13 đầy sóng gió, có thể dẫn đến sự xuất hiện bất ngờ của các ngôi sao trẻ ở vùng lân cận.

Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Tiến sĩ Florian Peißker từ Viện Vật lý thiên văn tại Đại học Cologne dẫn đầu đã tiến hành một nghiên cứu chi tiết về cụm sao trẻ gần Sagittarius A* (SgrA*), lỗ đen siêu lớn ở trung tâm Dải Ngân hà. Điều đáng ngạc nhiên là họ phát hiện ra rằng cụm có tên IRS13 trẻ hơn nhiều so với dự kiến.

IRS13 đã được phát hiện cách đây hơn hai thập kỷ và chỉ gần đây người ta mới có thể xác định được các thành viên cụ thể của cụm. Họ đạt được điều này bằng cách kết hợp nhiều loại dữ liệu được thu thập từ nhiều kính thiên văn trong nhiều thập kỷ.

Các ngôi sao trong cụm này chỉ có vài trăm nghìn năm tuổi, rất trẻ theo tiêu chuẩn sao, đặc biệt là so với Mặt trời 5 tỷ năm tuổi của chúng ta. Điều thú vị là, với bức xạ năng lượng cao và lực thủy triều của Dải Ngân hà, không thể có nhiều ngôi sao trẻ như vậy tồn tại gần một lỗ đen siêu lớn.

Tiêu đề nghiên cứu là "Cụm sao khổng lồ đang bốc hơi IRS13 gần SgrA*. I.Phát hiện số lượng lớn các vật thể bụi trong Cụm IRS13" (Phát hiện số lượng lớn các vật thể bụi đang bốc hơi trong Cụm IRS13) Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn.

Chế độ xem nhiều bước sóng xung quanh lỗ đen siêu lớn SgrA* (X màu vàng). Màu đỏ là sao, màu xanh là bụi. Nhiều ngôi sao trẻ trong cụm sao IRS 13 bị bụi che khuất hoặc bị che khuất bởi các ngôi sao sáng. Nguồn hình ảnh: Florian Peissker/Đại học Cologne

Một khám phá quan trọng khác liên quan đến nghiên cứu này thu được bằng Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST). Kính viễn vọng Không gian James Webb đã tạo ra quang phổ đầu tiên của trung tâm Dải Ngân hà mà không có sự can thiệp của khí quyển. Thành tích này có được là nhờ lăng kính được phát triển tại Viện Vật lý thiên văn, dưới sự giám sát của Giáo sư Tiến sĩ Andreas Eckardt, một trong những đồng tác giả của nghiên cứu. Kết quả quang phổ cho thấy sự hiện diện của nước đóng băng ở trung tâm thiên hà. Nước băng này, thường được tìm thấy xung quanh các vật thể sao trẻ, là bằng chứng nữa về tuổi trẻ của một số ngôi sao gần lỗ đen.

Nghiên cứu sâu hơn của nhóm Tiến sĩ Peske cho thấy IRS13 đã trải qua một lịch sử hình thành phức tạp. IRS13 dường như đã di chuyển về phía lỗ đen siêu lớn do các yếu tố như ma sát với môi trường giữa các vì sao, va chạm với các cụm sao khác hoặc động lực bên trong của nó. Đến một lúc nào đó, lực hấp dẫn của lỗ đen “bắt” được cụm sao. Sự tương tác hấp dẫn này có thể gây ra tác động hình cánh cung ở phía trước cụm sao, giống như mũi tàu cắt qua nước. Kết quả là mật độ bụi tăng vọt có thể đã kích thích sự hình thành sao hơn nữa, điều này cũng có thể giải thích tại sao các ngôi sao trẻ nhất trong cụm chủ yếu nằm ở phía trên hoặc phía trước.

Tiến sĩ Peißker cho biết: "Phân tích IRS13 và cách giải thích tương ứng về cụm này là nỗ lực đầu tiên nhằm làm sáng tỏ bí ẩn kéo dài hàng thập kỷ về những ngôi sao trẻ bất ngờ ở trung tâm Dải Ngân hà. Ngoài IRS13, còn có một cụm sao khác, gọi là cụm S, gần lỗ đen hơn và cũng bao gồm các ngôi sao trẻ. Theo lý thuyết được chấp nhận, những ngôi sao này cũng trẻ hơn đáng kể".

Việc phát hiện ra IRS13 mang đến cơ hội nghiên cứu sâu hơn nhằm thiết lập mối liên hệ giữa khu vực tiếp giáp trực tiếp với lỗ đen và các khu vực cách xa nhiều năm ánh sáng.

Tiến sĩ Michal Zajaček, tác giả thứ hai của nghiên cứu và là nhà khoa học tại Đại học Masaryk ở Brno, Cộng hòa Séc, nói thêm: "Cụm IRS13 dường như là chìa khóa để làm sáng tỏ nguồn gốc của cụm sao dày đặc ở trung tâm Dải Ngân hà. Chúng tôi đã thu thập được. Chúng tôi đã tìm thấy nhiều bằng chứng cho thấy các ngôi sao rất trẻ trong phạm vi của các lỗ đen siêu lớn có thể đã hình thành trong các cụm sao như IRS13. Đây cũng là lần đầu tiên chúng tôi có thể xác định được quần thể sao ở các độ tuổi khác nhau – các sao nóng thuộc dãy chính và các sao trẻ mới nổi – trong một cụm sao rất gần trung tâm Dải Ngân hà.”