Hành trình xé rách mầm mây vũ trụ NGC 7129 qua góc nhìn của kính thiên văn Webb

Khoảng 3.300 năm ánh sáng cách Trái Đất, tinh vân NGC 7129 từ lâu đã che giấu những chuyển động dữ dội bên trong lớp bụi vũ trụ mờ đục. Nhờ bước tiến của kính thiên văn không gian James Webb, cánh cửa đi vào vườn ươm sao này lần đầu tiên được mở ra một cách rõ nét nhờ khả năng quan sát ánh sáng hồng ngoại vượt trội. Bức ảnh mới công bố không chỉ ghi lại vẻ đẹp huyền ảo của các khối khí mà còn mô tả tường tận từng giai đoạn tiến hóa của một cụm sao sơ sinh. Từ những mầm sống nằm sâu trong kén bụi cho đến các ngôi sao lớn hơn đang thổi bay lớp khí xung quanh, toàn bộ quá trình phát triển này đang dần hé lộ trước mắt các nhà thiên văn học. [1]

Đột phá công nghệ mở ra góc nhìn xuyên qua màn bụi vũ trụ

Trước khi kính thiên văn James Webb đi vào hoạt động, việc nghiên cứu các giai đoạn đầu tiên của quá trình hình thành sao gặp rất nhiều rào cản. Các ngôi sao non trẻ sinh ra bên trong những đám mây phân tử vô cùng lạnh và đặc, cấu tạo từ bụi và khí. Lớp kén bụi này ngăn cản ánh sáng nhìn thấy thoát ra ngoài, khiến các kính thiên văn quang học hoàn toàn không thể quan sát được bên trong. Kính thiên văn không gian Spitzer trước đây từng ghi lại hình ảnh của tinh vân NGC 7129, nhưng độ phân giải khi đó chưa đủ để bóc tách các chi tiết tinh vi của môi trường xung quanh. [1]

Sự xuất hiện của James Webb — dự án hợp tác quốc tế do Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) dẫn đầu cùng Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và Cơ quan Vũ trụ Canada (CSA) — đã tạo ra một bước ngoặt quan trọng. Độ nhạy hồng ngoại vượt trội cùng độ phân giải không gian cao của James Webb cho phép các nhà thiên văn xuyên qua bức tường bụi dày đặc. Nhờ đó, thiết bị nhìn thấy hàng loạt dải khí, sợi bụi cuộn xoáy và cả những thiên hà xa xôi phía sau mà trước đây chưa từng được phân giải rõ ràng. [1]

Giai đoạn tiền sao và những luồng phun siêu nhiệt dữ dội

Trong bức ảnh của James Webb, khu vực phía bên phải ngôi sao trung tâm kể lại giai đoạn sớm nhất của vòng đời một ngôi sao: giai đoạn tiền sao. Quá trình này bắt đầu khi các đám mây phân tử khí và bụi tự sụp đổ dưới lực hấp dẫn, sau đó nén lại và vỡ ra thành từng mảnh nhỏ. Ở thời điểm này, tiền sao liên tục bồi đắp vật chất xung quanh để gia tăng khối lượng. Quá trình bồi đắp diễn ra cuồng nhiệt, kéo theo sự phóng ra của các luồng vật chất siêu nhiệt đâm xuyên qua không gian. [1]

Các luồng phun vật chất này va chạm mạnh mẽ với lớp vật chất màu xám mờ đục bao quanh, tạo ra những sóng chấn động dữ dội và để lại bề mặt ghồ ghề phức tạp. Trên hình ảnh của kính thiên văn, khu vực khí phân tử hydro lạnh bị chấn động bởi các luồng phun hiện lên với sắc đỏ rực rỡ và các khối vật chất vón cục. Nhìn từ vị trí của Trái Đất, hàng loạt luồng phun đến từ nhiều tiền sao khác nhau đan xen vào nhau, tạo nên một khung cảnh chuyển động hỗn loạn nhưng chứa đựng năng lượng dồi dào. [1]

Sự trỗi dậy của ngôi sao trung tâm LkH(alpha) 234

Khi vượt qua giai đoạn tiền sao, một thiên thể sẽ tiến sang bước phát triển tiếp theo là sao tiền dãy chính. Ngôi sao lớn nhất và trưởng thành nhất tại trung tâm vùng NGC 7129 là LkH(alpha) 234 (đọc là Lick-H-alpha). Thiên thể này có khối lượng ước tính lớn gấp khoảng 5 đến 8 lần Mặt Trời của chúng ta. Hiện tại, LkH(alpha) 234 đã cơ bản hoàn thành việc thu thập khối lượng và đang trong giai đoạn co lại dưới tác động của trọng lực. Quá trình co bóp này làm nhiệt độ lõi tăng cao, chuẩn bị cho thời điểm ngôi sao bắt đầu phản ứng tổng hợp hạt nhân hydro tự thân. [1]

Tác động của LkH(alpha) 234 lên môi trường xung quanh thể hiện rõ nhất qua khoang không gian rộng lớn xuất hiện ở phía bên trái ngôi sao. Khoang khí này trải rộng khoảng 3,5 năm ánh sáng, tỏa ánh sắc vàng kim nhờ sự hiện diện của khí hydro nguyên tử nóng. Trong các giai đoạn phát triển trước đó, luồng vật chất phun ra từ LkH(alpha) 234 cùng với bức xạ ánh sáng mãnh liệt của nó đã xé rách đám mây phân tử hydro đặc quánh, giải phóng năng lượng khiến toàn bộ vùng khí xung quanh rực sáng. [1]

Sóng xung kích và cơ chế kích hoạt các thế hệ sao tiếp theo

Không chỉ dừng lại ở việc dọn sạch không gian xung quanh, quá trình thổi bay khí của LkH(alpha) 234 và các sao lân cận còn mang một vai trò sinh thái quan trọng trong vũ trụ. Dù một phần lớn khí hydro bị đẩy văng ra ngoài, một lượng lớn khí khác lại bị nén ép chặt chẽ tại các mép viền. Sự nén chặt vật chất này tạo ra mật độ lý tưởng, kích hoạt sự sụp đổ hấp dẫn mới và chuẩn bị điều kiện cho các thế hệ sao tiếp theo ra đời. Bên trong khoang vàng, nhiều ngôi sao tiền dãy chính nhỏ hơn cũng đang liên tục phát ra gió sao dữ dội. [1]

Khi những luồng gió sao này lao vào vùng khí năng lượng cao, chúng tạo nên các sóng xung kích dạng cánh cung cong vút. Mỗi sóng xung kích lại tiếp tục nén khí và tự tạo ra những khoang không gian nhỏ hơn xung quanh mình. Ở phía trên của khoang vàng kim, ánh sáng từ cụm sao tạo nên một dải ranh giới sắc nét gọi là vùng phân hủy quang học. Tại đây, môi trường nhiệt độ cao đã bẻ gãy các liên kết phân tử hydro thành các nguyên tử hydro riêng lẻ, thúc đẩy quá trình bào mòn đám mây bụi qua hàng triệu năm. [1]

Những bóng mờ bí ẩn và bức tranh toàn cảnh về tiến hóa vũ trụ

Ở khu vực phía trên bên trái bức ảnh, gần một tinh vân mang sắc xanh lam huyền ảo, kính thiên văn James Webb còn phát hiện thêm nhiều luồng phun tiền sao độc đáo. Ngay tại trung tâm vùng xanh này ẩn chứa một tiền sao được bao bọc bởi một đĩa vật chất dạng hình bánh hình vòng. Đĩa vật chất này vô tình cản ánh sáng từ ngôi sao và đổ một chiếc bóng lớn lên tinh vân xung quanh. Cấu trúc bóng đổ này khiến các nhà thiên văn nhớ đến hiện tượng "Bóng Dơi" (Bat Shadow) nổi tiếng từng được kính thiên văn không gian Hubble ghi lại trước đây. [1]

Những phát hiện mới tại NGC 7129 cho thấy sự tương tác phức tạp giữa các ngôi sao sơ sinh và môi trường mầm mây vũ trụ. Bằng cách nghiên cứu chi tiết từng cấu trúc sợi khí và luồng phun chấn động, các nhà khoa học có thể hiểu rõ hơn cách một đám mây phân tử khổng lồ dần bị xói mòn và tái cấu trúc theo thời gian. Kính thiên văn James Webb tiếp tục khẳng định vai trò là công cụ hàng đầu trong việc giải mã những ẩn số về nguồn gốc vũ trụ, giúp con người hình dung trọn vẹn hành trình từ những hạt bụi lạnh lẽo đến những ngôi sao rực rỡ trong dải Ngân Hà. [1]