Kính viễn vọng không gian James Webb phát hiện băng nước quanh ngôi sao gần chúng ta

Từ lâu, các nhà thiên văn học đã nghi ngờ rằng có băng nước tồn tại trong các hệ sao xa xôi, và giờ đây, Kính viễn vọng không gian James Webb đã mang đến bằng chứng rõ ràng.

Nước là yếu tố thiết yếu cho sự sống như chúng ta biết, vì vậy phát hiện này mở ra khả năng rằng sự sống có thể tồn tại bên ngoài hệ Mặt Trời.

Không chỉ vậy, phát hiện này còn giúp các nhà khoa học hiểu thêm về quá trình hình thành các hành tinh xung quanh sao - một bước quan trọng trong việc khám phá vũ trụ.

Đặc biệt hơn cả: loại băng nước được phát hiện chính là loại từng thấy trong hệ Mặt Trời của chúng ta.

Hình minh họa nghệ thuật về vành đai mảnh vụn quanh ngôi sao trẻ HD 181327, nơi Kính viễn vọng không gian James Webb đã phát hiện ra nước đóng băng. Nguồn: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Webb đã phát hiện gì quanh sao HD 181327?

Ngôi sao trẻ HD 181327 mới chỉ 23 triệu năm tuổi - một “đứa trẻ sơ sinh” trong vũ trụ khi so với Mặt Trời 4,6 tỷ năm tuổi của chúng ta.

Ngôi sao này lớn và nóng hơn Mặt Trời một chút, đồng nghĩa hệ sao của nó cũng rộng hơn hệ Mặt Trời.

Nhưng điều thú vị là Webb đã phát hiện một khoảng trống lớn, không có bụi gần ngôi sao - và xa hơn nữa là một vành đai mảnh vụn (debris disk) rất giống với vành đai Kuiper trong hệ Mặt Trời, nơi chứa các thiên thể đá và băng ở rìa ngoài cùng.

Mô hình máy tính mô phỏng vành đai Kuiper trong Hệ Mặt Trời của chúng ta. Ngôi sao HD 181327 có một vành đai mảnh vụn tương tự ở rìa ngoài của hệ sao. Nguồn: NASA

“Webb đã xác nhận rõ ràng sự tồn tại không chỉ của băng nước, mà còn là băng nước kết tinh - loại cũng từng thấy ở các vòng sao Thổ và các vật thể băng giá trong vành đai Kuiper,” theo Chen Xie - tác giả chính của nghiên cứu và là nhà nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins (Mỹ).

Christine Chen, đồng tác giả, chia sẻ thêm: “Khi tôi còn là nghiên cứu sinh cách đây 25 năm, giáo sư của tôi từng nói rằng nên có băng trong các đĩa mảnh vụn, nhưng trước thời Webb, chúng tôi không có thiết bị đủ nhạy để quan sát được điều đó.”

Ảnh chụp từ Kính viễn vọng không gian Hubble cho thấy vành đai mảnh vụn quanh ngôi sao trẻ HD 181327. Nguồn: NASA, ESA, G. Schneider (Đại học Arizona), và nhóm nghiên cứu HST/GO 12228

Một "quả cầu tuyết hỗn loạn" giữa vũ trụ

Dù còn non trẻ, hệ sao HD 181327 lại vô cùng sôi động.

Những vụ va chạm thường xuyên giữa các thiên thể băng giá quanh ngôi sao đã giải phóng vô số hạt nhỏ chứa băng nước bụi, và Webb có thể phát hiện chúng nhờ thiết bị quan sát NIRSpec. Phần lớn băng nước được tìm thấy ở khu vực ngoài cùng của đĩa - chiếm tới hơn 20% vật chất ở đó.

Ở khu vực gần sao hơn, lượng băng giảm chỉ còn khoảng 8%, có thể do bị ánh sáng tử ngoại từ ngôi sao làm bốc hơi.

Ngoài ra, những thiên thạch được gọi là hành tinh thể (planetesimal) có thể đang giữ băng nước bên trong - nhưng Webb chưa đủ khả năng để quan sát được sâu đến vậy.

Vì sao phát hiện này quan trọng?

Băng nước không chỉ là thành phần cần thiết cho sự sống, mà còn đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành các hành tinh.

Nó giúp quá trình tạo thành các hành tinh khổng lồ diễn ra hiệu quả hơn, và thậm chí có thể mang nước đến cho các hành tinh đá giống Trái Đất.

“Sự hiện diện của băng nước giúp thúc đẩy quá trình hình thành hành tinh,” Chen Xie giải thích. “Những vật thể băng giá có thể sẽ ‘chuyển giao’ nước cho các hành tinh đất đá hình thành trong vài trăm triệu năm tới - trong những hệ sao như thế này.”

Theo BBC Sky at Night Magazine