Kính viễn vọng Không gian James Webb đã đạt được một cột mốc quan trọng khác khi chụp được hình ảnh của vành đai tiểu hành tinh đầu tiên từng được nhìn thấy bên ngoài Hệ Mặt trời.
Nó tiết lộ ba vành đai lồng vào nhau kéo dài tới 23 tỷ km (14,3 tỷ dặm) từ ngôi sao.
Các đai bên trong – thứ chưa từng thấy trước đây – lần đầu tiên được Webb tiết lộ.
Các nhà thiên văn học đã sử dụng Webb để chụp ảnh bụi bao quanh một ngôi sao tương đối gần, Fomalhaut, và để nghiên cứu vành đai tiểu hành tinh đầu tiên được nhìn thấy bên ngoài Hệ Mặt trời. Tuy nhiên, trước sự ngạc nhiên của họ, các nhà khoa học đã tìm thấy nhiều hơn những gì họ mong đợi, bao gồm các cấu trúc phức tạp hơn cả tiểu hành tinh và vành đai bụi Kuiper trong Hệ Mặt trời.
“Nhìn chung, có ba vành đai lồng vào nhau kéo dài tới 23 tỷ km (14,3 tỷ dặm) — đó là 150 lần khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời. Quy mô của vành đai ngoài cùng gần gấp đôi quy mô của Vành đai Kuiper trong Hệ Mặt trời của chúng ta gồm các vật thể nhỏ và bụi lạnh ngoài Sao Hải Vương. Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) giải thích rằng các vành đai bên trong – thứ chưa từng được nhìn thấy trước đây – được Webb tiết lộ lần đầu tiên.
Engadget viết: “Từ năm 1983, các nhà thiên văn học đã biết Fomalhaut 440 triệu năm tuổi được bao quanh bởi bụi và mảnh vụn, nhưng điều họ không ngờ tới là ba trường mảnh vụn khác nhau bao quanh ngôi sao”.
Các vành đai mới được chụp ảnh bao quanh Fomalhaut, ngôi sao sáng nhất trong chòm sao phía nam Piscis Austrinus. Nghiên cứu đi kèm đã được công bố trên tạp chí Nature Astronomy.
Trưởng nhóm nghiên cứu, András Gáspár của Đại học Arizona ở Tuscon, cho biết: “Tôi sẽ mô tả Fomalhaut là nguyên mẫu của các đĩa vụn được tìm thấy ở những nơi khác trong thiên hà của chúng ta, bởi vì nó có các thành phần tương tự như các thành phần chúng ta có trong hệ hành tinh của chính mình. Bằng cách xem xét các mô hình trong các vành đai này, chúng ta thực sự có thể bắt đầu vẽ một bản phác thảo nhỏ về hình dạng của một hệ hành tinh – nếu chúng ta thực sự có thể chụp được một bức tranh đủ sâu để nhìn thấy các hành tinh bị nghi ngờ.”
Vành đai ngoài cùng đã được chụp ảnh trước đây bởi Kính viễn vọng Không gian Hubble và Đài quan sát Không gian Herschel của ESA, cũng như Mảng hạ milimet-hạ milimet Atacama (ALMA) ở Chile. Tuy nhiên, không có quan sát nào trong số này cho thấy cấu trúc bên trong vành đai ngoài cùng.
Webb đã phát hiện ra các vành đai bên trong bằng cách sử dụng các thiết bị hồng ngoại của nó, bao gồm Thiết bị hồng ngoại trung bình (MIRI). “Điểm mà Webb thực sự vượt trội là chúng tôi có thể phân giải vật lý ánh sáng nhiệt từ bụi ở những vùng bên trong đó. Vì vậy, bạn có thể nhìn thấy những vành đai bên trong mà trước đây chúng ta chưa từng thấy,” Schuyler Wolff, một thành viên khác của nhóm nghiên cứu tại Đại học Arizona, cho biết.
Điều đó không có nghĩa là Hubble và ALMA không hữu ích. “Với Hubble và ALMA, chúng tôi có thể hình ảnh một loạt các chất tương tự Vành đai Kuiper và chúng tôi đã học được rất nhiều điều về cách các đĩa bên ngoài hình thành và phát triển. Nhưng chúng tôi cần Webb để cho phép chúng tôi chụp ảnh khoảng hơn chục vành đai tiểu hành tinh ở những nơi khác. Chúng ta có thể tìm hiểu về các vùng ấm bên trong của các đĩa này cũng nhiều như Hubble và ALMA đã dạy chúng ta về các vùng lạnh hơn bên ngoài,” Wolff giải thích.
ESA giải thích các vành đai xung quanh Fomalhaut “rất có thể được hình thành bởi lực hấp dẫn do các hành tinh vô hình tạo ra”.
“Các vành đai xung quanh Fomalhaut giống như một cuốn tiểu thuyết bí ẩn: Các hành tinh ở đâu?” hỏi George Rieke, một thành viên khác trong nhóm và là trưởng nhóm khoa học Hoa Kỳ cho MIRI của Webb.
“Tôi nghĩ đó không phải là một bước nhảy vọt khi nói rằng có lẽ có một hệ hành tinh thực sự thú vị xung quanh ngôi sao,” Rieke nói thêm.
“Chúng tôi chắc chắn không mong đợi cấu trúc phức tạp hơn với vành đai trung gian thứ hai và sau đó là vành đai tiểu hành tinh rộng hơn. Cấu trúc đó rất thú vị bởi vì bất cứ lúc nào một nhà thiên văn học nhìn thấy một khoảng trống và các vành đai trong một đĩa, họ nói, ‘Có thể có một hành tinh nhúng tạo nên các vành đai!’” Wolff cho biết thêm.
Một trong những vành đai tiểu hành tinh bất ngờ bao quanh Fomalhaut “nghiêng một góc 23 độ so với mọi thứ khác nhìn thấy trên quỹ đạo quanh ngôi sao,” Science News giải thích.
“Đây là một khía cạnh thực sự độc đáo của hệ thống,” Gáspár nói với Science News . Độ nghiêng có thể là kết quả của các hành tinh chưa được khám phá xung quanh Fomalhaut.
Fomalhaut từng được cho là nơi cư trú của một trong những hành tinh đầu tiên từng được chụp ảnh bên ngoài Hệ Mặt trời, Dagon. Tuy nhiên, kể từ phát hiện đó vào năm 2008, sự tồn tại của Dagon đã bị nghi ngờ.
Hình ảnh mới của Webb thực sự bổ sung thêm bằng chứng cho thấy Dagon không phải là một hành tinh mà chỉ là một đám mây bụi. “Nó đang mờ dần và đang mở rộng về kích thước,” Gáspár nói, giải thích rằng quỹ đạo và đặc điểm của Dagon cho thấy các đám mây bụi.
“Việc quan sát Fomalhaut đơn lẻ này đã tiết lộ quá nhiều khía cạnh của hệ thống mà chúng ta cần phải hiểu và khám phá. Chúng tôi đặt mục tiêu giải quyết thành phần vành đai tiểu hành tinh về mặt không gian nhưng cuối cùng lại mở ra một hộp bất ngờ lớn hơn nhiều,” Gáspár nói.
