Kính viễn vọng Spitzer của NASA đã phát hiện ra một đĩa tiền hành tinh độc đáo xung quanh SZCha vào năm 2008 có bức xạ cực tím bất thường, nhưng điều này trái ngược với mức bức xạ điển hình sau đó được Kính viễn vọng James Webb phát hiện. Những quan sát trái ngược nhau này, đặc biệt là các dấu hiệu neon khác nhau, cho thấy một sự thay đổi đáng kể về lượng bức xạ phát ra từ đĩa chưa từng được quan sát trước đây. Điều này thách thức các mô hình hình thành hành tinh hiện tại và cần nghiên cứu thêm.

Các quan sát từ Kính viễn vọng Không gian James Webb tương phản rõ rệt với các quan sát từ Kính viễn vọng Không gian Spitzer 15 năm trước và cho thấy môi trường xung quanh các ngôi sao giống mặt trời đang thay đổi. Năm 2008, Kính viễn vọng Không gian Spitzer của NASA đã phát hiện ra một đĩa tiền hành tinh đặc biệt. Đĩa bụi và khí bao quanh ngôi sao trẻ giống mặt trời SZ Chamaeleontis (SZCha) đang bị bắn phá bởi bức xạ cực tím - một tình trạng trước đây chỉ được nhìn thấy trên các mô hình máy tính và chưa từng thấy trong vũ trụ thực.

Các hành tinh trong hệ thống này có nhiều thời gian hình thành hơn thời gian đĩa bị bốc hơi bởi tia X, điều này là bình thường. Tuy nhiên, khi Kính viễn vọng Không gian James Webb theo dõi SZCha, nó không tìm thấy điều gì bất thường—không có lượng bức xạ cực tím đáng kể. Chỉ trong một thời gian ngắn của vũ trụ, các điều kiện của đĩa SZCha đã thay đổi, khiến các nhà thiên văn học phải giải mã ý nghĩa của nó từ các dữ liệu khác nhau và ý nghĩa của nó đối với sự hình thành của các hệ mặt trời khác.

Theo quan niệm của nghệ sĩ này, ngôi sao trẻ SZ Chamaeleontis (SZCha) được bao quanh bởi một đĩa bụi và khí có khả năng hình thành một hệ hành tinh. Đây là hệ mặt trời của chúng ta từng trông giống như trước khi các hành tinh, mặt trăng và tiểu hành tinh hình thành. Đĩa tiền hành tinh của mặt trời chứa các thành phần nguyên thủy, bao gồm cả sự sống trên Trái đất. Nguồn: NASA, ESA, CSA, Ralph Crawford (STScI)

Kính viễn vọng Không gian Webb theo dõi các dấu hiệu neon, Chuyến tham quan khám phá Những ý tưởng mới về sự hình thành sao

Các nhà khoa học đang theo dõi ánh đèn neon để tìm manh mối về tương lai của một hệ hành tinh và quá khứ của người khác - của chính chúng ta. Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA đã phát hiện ra dấu vết rõ ràng của nguyên tố neon trong đĩa bụi xung quanh ngôi sao trẻ giống mặt trời SZ Chamaeleontis (SZCha).

Sự khác biệt về chỉ số neon giữa Spitzer và Webb cho thấy sự thay đổi chưa từng có trong bức xạ năng lượng cao tới đĩa, cuối cùng khiến đĩa bay hơi và do đó hạn chế thời gian hình thành hành tinh.

"Làm sao chúng ta tới được đây?" Catherine Espaillat, nhà thiên văn học tại Đại học Massachusetts, Boston cho biết. "Nó thực sự quay trở lại với câu hỏi lớn. SZCha là cùng loại sao trẻ, sao T-Tauri, giống 4,5 tỷ Giống Mặt trời khi hệ mặt trời ra đời cách đây nhiều năm. Nguyên liệu thô cho Trái đất và cuối cùng là sự sống, tồn tại trong đĩa vật chất bao quanh Mặt trời sau khi nó hình thành, vì vậy việc nghiên cứu các hệ thống trẻ khác này giống như quay ngược thời gian để xem câu chuyện của chính chúng ta bắt đầu như thế nào. "

Dữ liệu so sánh từ kính viễn vọng không gian James Webb và Spitzer của NASA cho thấy đĩa xung quanh ngôi sao SZ Chamaeleontis (SZCha) đã thay đổi chỉ sau 15 năm. Năm 2008, Spitzer đã phát hiện ra một lượng lớn Neon III, khiến SZCha trở thành một ngoại lệ trong số các đĩa tiền hành tinh trẻ tương tự. Tuy nhiên, khi Webb theo dõi SZCha vào năm 2023, tỷ lệ neon II so với neon III vẫn ở mức điển hình. Nguồn: NASA, ESA, CSA, Ralph Crawford (STScI)

Kết quả đáng ngạc nhiên của Neon và SZCha là chỉ báo bức xạ Hành vi khó hiểu

Các nhà khoa học sử dụng đèn neon làm chỉ báo về mức độ và loại bức xạ tác động và làm xói mòn đĩa xung quanh một ngôi sao. Khi Spitzer quan sát SZCha vào năm 2008, nó đã phát hiện ra một điểm bất thường, số liệu của đèn neon khác với bất kỳ đĩa T-Tauri trẻ nào khác. Sự khác biệt là việc phát hiện ra neon III, thường hiếm khi được tìm thấy trong các đĩa tiền hành tinh bị bắn phá bởi tia X năng lượng cao. Điều này có nghĩa là bức xạ năng lượng cao trong đĩa SZCha đến từ tia cực tím (UV), không phải tia X. Ngoài việc là kết quả đặc biệt duy nhất trong một mẫu gồm 50-60 đĩa sao trẻ, sự khác biệt giữa tia UV và tia X còn có ý nghĩa quan trọng đối với thời gian tồn tại của đĩa sao và các hành tinh tiềm năng của nó.

Một nhà thiên văn học khác trong nhóm nghiên cứu, Thanawuth Thanathibodee của Đại học Boston, giải thích: "Về cơ bản, các hành tinh đang chạy đua với thời gian để hình thành trong đĩa trước khi nó bốc hơi. Trong các mô hình máy tính của hệ thống đang phát triển, bức xạ cực tím ít có khả năng gây ra sự bay hơi hơn so với sự bốc hơi chủ yếu do tia X gây ra." Bức xạ đường đã cho hành tinh này thêm một triệu năm nữa để hình thành. "

Vì vậy, khi nhóm của Espalat nghiên cứu lại SZCha bằng kính thiên văn Webb, họ phát hiện ra một điều bất ngờ mới: dấu hiệu Neon III bất thường gần như đã biến mất, cho thấy rằng bức xạ tia X chiếm ưu thế.

Nhóm nghiên cứu tin rằng sự khác biệt về dấu hiệu neon trong hệ thống SZCha là do gió thay đổi. Gió thường gặp ở một thiên thể mới hình thành, tràn đầy năng lượng

Ardjan Sturm của Đại học Leiden ở Leiden, Hà Lan, nói thêm: "Cả dữ liệu của Spitzer và Weber đều tuyệt vời, vì vậy chúng tôi biết đây hẳn là một điều gì đó mới mà chúng tôi quan sát được trong hệ thống SZCha - các điều kiện đã thay đổi đáng kể chỉ trong 15 năm." "

Tiếp tục nghiên cứu và sự phức tạp của vũ trụ

Nhóm của Espayat đã lên kế hoạch tiến hành nhiều quan sát hơn về SZCha bằng Kính thiên văn Webb và các kính thiên văn khác để khám phá bí ẩn của nó. Đồng tác giả Caeley Pittman của Đại học Boston cho biết: “Nghiên cứu SZCha và các hệ thống trẻ khác sử dụng nhiều bước sóng ánh sáng, chẳng hạn như tia X và ánh sáng khả kiến, sẽ rất quan trọng để khám phá bản chất thực sự của sự biến đổi mà chúng tôi tìm thấy”. "Những khoảng thời gian yên tĩnh ngắn ngủi bị chi phối bởi bức xạ cực tím có thể phổ biến ở nhiều hệ hành tinh trẻ, nhưng chúng ta đã không nắm bắt được chúng."TAG PH20

"Vũ trụ một lần nữa đang cho chúng ta thấy rằng không có phương pháp nào của nó đơn giản như chúng ta nghĩ. Chúng ta cần suy nghĩ lại, quan sát lại và thu thập thêm thông tin."

Nghiên cứu này được công bố trên Tạp chí Vật lý Thiên văn trên Ngày 15 tháng 11.