Kính Hubble chụp ảnh sao chổi đang hoạt động ở khoảng cách 2,4 tỷ km

Kính Viễn vọng Không gian Hubble của NASA vừa chụp hình được ngôi sao chổi sơ khai nhất từ trước đến nay. Điều kỳ lạ là sao chổi này không có một chiếc đuôi kéo dài như các ngôi sao chổi khác.

Ở khoảng cách 2,4 tỷ km, xa hơn cả quỹ đạo của Sao Thổ, Kính Viễn vọng Không gian Hubble đã chụp được một sao chổi đang hoạt động mạnh mẽ. Dù nằm xa Mặt Trời, nhưng hơi nóng vẫn khiến sao chổi phát triển một đám mây khí bụi mờ nhạt bao xung quanh và kéo dài đến 129.000km.

Đám mây bao phủ xung quanh lõi băng đá được bọc bên ngoài bởi đất đá bụi bặm. Quan sát này cho thấy sao chổi hoạt động được khá sớm vì thông thường các sao chổi khi tiến gần đến Mặt Trời mới bị vỡ lớp vỏ bên ngoài, thoát băng giá bên trong mà tạo thành chiếc đuôi.

Hình ảnh chụp sao chổi C/2017 K2 bởi kính Hubble khi nó nằm cách chúng ta 2,4 tỷ km. (Ảnh: NASA, ESA, D. Jewitt (UCLA)).

Sao chổi này được gọi là C/2017 K2 (PANSTARRS) hay "K2", đã đi được hàng triệu năm từ nơi xuất phát của nó ở bên ngoài Hệ Mặt Trời, nơi có nhiệt độ vào khoảng -262 độ C. Quỹ đạo của sao chổi này cho thấy nó đến từ Đám mây Oort, một vùng hình cầu có đường kính vào khoảng một năm ánh sáng, chứa hàng trăm tỷ sao chổi.

Sao chổi là những vật thể băng giá còn sót lại sau sự hình thành Hệ Mặt Trời vào khoảng 4,6 tỷ năm trước. Những thành phần vật chất bên trong nó, mà đặc biệt là lõi băng giá, là những phần còn nguyên sơ nhất và được giữ gìn như vậy từ hàng tỷ năm qua.

“K2 rất xa Mặt Trời và rất lạnh, nhưng ta biết nó đang hoạt động do căn cứ vào quan sát thấy được một lớp khí mờ bao xung quanh. Nhưng phần khí bao quanh này không được tạo ra như những sao chổi khác qua quá trình bốc hơi nước và băng giá”,nhà nghiên cứu David Jewitt ở Đại học California, Los Angeles cho biết.

“Thay vào đó, chúng tôi nghĩ rằng điều này có được là do sự thăng hoa (một chất rắn chuyển đổi trực tiếp thành chất khí) của các chất dễ bay hơi khi K2 đi vào khu vực hành tinh của Hệ Mặt Trời. Sao chổi này nằm quá xa và nó quá lạnh đến nỗi băng giá đông cứng lại như sỏi đá”, ông cho biết thêm.

Dựa trên những quan sát của kính Hubble về vùng khí bao xung quanh sao chổi K2, Jewitt cho biết ánh sáng Mặt Trời cũng làm nóng các chất khí dễ bay hơi – như oxy, nito, carbon dioxide và carbon monoxide – những chất khí này giúp làm lạnh bề mặt sao chổi.

Khi những chất khí này thoát ra khỏi sao chổi, nó sẽ mang theo bụi bẩn và đất đá nhuyễn theo ra bên ngoài không gian, tạo nên vùng khí bao xung quanh sao chổi. Các nghiên cứu trước đây về thành phần của sao chổi gần Mặt Trời cho thấy quá trình bay hơi cũng diễn ra tương tự như vậy.

“Tôi nghĩ rằng các chất khí dễ bay hơi đã lan rộng khắp sao chổi K2 và đã như vậy từ hàng tỷ năm trước. Có thể sao chổi này đã đi qua hết các vật thể hiện có trong Đám mây Oort và đang vỡ dần dần lớp vỏ ngoài của mình.

Hầu hết các sao chổi đều được phát hiện khi đến gần quỹ đạo của Sao Mộc, vào thời điểm này thì hầu hết chúng đều đã bốc hơi khí ra bên ngoài và giúp chúng ta dễ dàng quan sát được. Nhưng K2 thì ở xa hơn thế và đó chính là sao chổi còn sơ khai nhất mà chúng ta quan sát được từ trước đến nay".

K2 được phát hiện vào tháng 5 năm 2017 bởi Kính thiên văn Khảo sát Toàn cảnh và Hệ thống khảo sát Phản hồi nhanh (Pan-STARRS) ở Hawaii, một dự án khảo sát bầu trời thuộc Chương trình Quan sát những vật thể gần Trái Đất của NASA. Jewitt sử dụng kính Hubble để quan sát sao chổi này vào cuối tháng 6 vừa qua.

Con mắt sắc nét của Hubble đã tiết lộ hình ảnh rõ nét về đám mây khí bao quanh sao chổi và giúp Jewitt ước tính được kích thước của phần lõi là nhỏ hơn 19km, và đám mây bao quanh lớn khoảng 10 lần đường kính của Trái Đất.

Mô phỏng quỹ đạo của sao chổi K2, rất lớn và nó đang trên đường tiến vào bên trong Hệ Mặt Trời. (Đồ họa: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)).

Đám mây này có lẽ đã được hình thành từ khi sao chổi nằm ở rất xa Mặt Trời hơn nữa. Xem xét lại những hình ảnh cũ chụp vùng trời này của Kính viễn vọng Canada-Pháp-Hawaii (CFHT) ở Hawaii, nhóm của Jewitt đã thấy được sao chổi này với quầng khí bao quanh nhưng quá mờ nhạt đến mức không ai nhận ra.

“Chúng tôi nghĩ rằng sao chổi đã hoạt động được ít nhất là liên tục từ bốn năm qua. Trong những dữ liệu ghi lại của CFHT cho thấy K2 đã có đám mây khí bao quanh từ khi nằm cách Mặt Trời 3,2 tỷ km, vào khoảng giữa quỹ đạo của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Nó đã hoạt động từ đó, càng vào bên trong càng nhận được hơi ấm của Mặt Trời nên càng hoạt động mạnh hơn”, Jewitt cho biết thêm.

Nhưng điều kỳ lạ là sao chổi K2 chỉ có đám mây khí bao xung quanh chứ không phải là một chiếc đuôi kéo dài như bao sao chổi khác. Sự thiếu vắng đặc điểm này cho thấy những phân tử thoát ra ngoài là quá lớn so với áp suất bức xạ từ Mặt Trời để tạo thành một chiếc đuôi.

Các nhà thiên văn sẽ dành nhiều thời gian hơn để nghiên cứu chi tiết về K2. Trong 5 năm tới, sao chổi sẽ tiếp tục cuộc hành trình của mình vào sâu bên trong Hệ Mặt Trời, dự kiến đến năm 2022 nó sẽ đến gần quỹ đạo của Sao Hỏa.

“Chúng tôi sẽ tiếp tục quan sát sao chổi đặc biệt này. Bởi vì nó đã bốc hơi các chất khí bên trong lõi từ khi còn ở Đám mây Oort, thì dự đoán nó sẽ có một chiếc đuôi thật ngoạn mục nếu tiến lại gần Mặt Trời hơn nữa”, Jewitt chia sẻ.

Jewitt nói thêm rằng Kính Viễn vọng Không gian James Webb của NASA dự kiến được phóng lên vào năm 2019, sẽ có thể đo được nhiệt độ lõi trong của sao chổi, điều này giúp các nhà thiên văn ước lượng được chính xác hơn kích cỡ của nó.