Trình diễn pháo hoa trong tinh vân Helix

Tinh vân Helix, NGC 7293, không chỉ là một trong những tinh vân hành tinh đẹp nhất và quyến rũ nhất; nó còn đồng thời là tinh vân gần Trái Đất nhất, với khoảng cách 710 năm ánh sáng. Một bức ảnh mới, được chụp bằng máy ảnh hồng ngoại trên Kính viễn vọng Subaru tại Hawaii, cho thấy hàng chục nghìn những gút hình dáng như sao chổi bên trong tinh vân này mà trước đây chưa hề được biết đến. Chúng trông giống như một cuộc trình diễn pháo hoa khổng lồ trong không gian.

Tinh vân Helix là tinh vân hành tinh đầu tiên mà trong đó các gút có hình dáng giống sao chổi được quan sát thấy, và sự có mặt của những gút này có thể cung cấp đầu mối về những vật liệu hành tinh sống sót ở phần cuối cuộc đời của một ngôi sao. Tinh vân hành tinh là trạng thái cuối cùng trong vòng đời của các ngôi sao khối lượng nhẹ, ví dụ như Mặt trời của chúng ta. Khi đến cuối cuộc đời, chúng giải phóng một lượng vật liệu lớn vào không gian. Mặc dù tinh vân trông giống như một cuộc trình diễn pháo hoa, quá trình hình thành một tinh vân không bao gồm những vụ nổ ngoạn mục xảy ra ngay tức thì. Tinh vân được hình thành một cách chậm rãi trong giai đoạn từ 10.000 đến 1.000.000 năm. Quá trình này tạo nên tinh vân bằng cách “phơi bày” phần nhân bên trong, nơi mà phản ứng hạt nhân từng xảy ra, và từ đó bức xạ tia cực tím chiếu sáng những vật liệu được giải phóng.

Hình ảnh cận hồng ngoại của Tinh vân Helix cho thấy những gút có hình dáng như sao chổi. Chúng trông giống như một cuộc trình diễn pháo hoa khổng lồ trong không gian. (Ảnh: Kính viễn vọng Subaru, NAOJ)

Các nhà thiên văn học từ Đài thiên văn quốc gia Nhật Bản (NAOJ), từ đại học London, Manchester và Kent tại vương quốc Anh, và từ một đại học tại Missouri, Hoa Kỳ đã nghiên cứu sự giải phóng phân tử hydro trong ánh sáng hồng ngoại và phát hiện thấy các gút trong toàn bộ tinh vân. Mặc dù những phân tử này thường bị phá hủy bởi bức xạ tia cực tim trong không gian, chúng vẫn sống sót trong các gút này, được bảo vệ bởi bụi và khí có thể được nhìn thấy bằng các bức ảnh quang học. Hình dáng giống sao chổi của những gút này là kết quả của sự bốc hơi từ các gút, do gió mạnh và bức xạ tia cực tím từ ngôi sao đang chết dần tạo ra ở trung tâm của tinh vân.

Không giống các hình ảnh quang học về gút của Tinh vân Helix, bức ảnh hồng ngoại cho thấy hàng nghìn những gút đã được phân giải rõ, mở rộng từ sao trung tâm với khoảng cách lớn hơn những gì quan sát thấy trước đây. Phạm vi của đuôi sao chổi tùy thuộc vào khoảng cách từ sao trung tâm, giống như sao chổi của Thái Dương hệ có đuôi lớn hơn khi chúng gần Mặt trời hơn và khi gió và bức xạ mạnh hơn. Tiến sĩ Mikako Matsuura, nguyên thuộc NAOK và hiện làm việc tại Đại học cao đẳng London, cho biết: “Nghiên cứu này cho thấy làm thế nào sao trung tâm có thể từ từ phá hủy các gút, đồng thời nêu rõ những vị trí mà vật liệu phân tử và nguyên tử có thể được tìm thấy trong không gian”.

Những bức ảnh này cho phép các nhà thiên văn học ước lượng có khoảng 40.000 gút trong toàn bộ tinh vân, mỗi một gút rộng đến hàng tỷ kilomet/dặm. Tổng khối lượng của chúng có thể gấp 30.000 lần Trái Đất, hoặc 1/10 khối lượng Mặt Trời. Nguồn gốc của những gút này vẫn chưa được biết đến. Liệu chúng là phần còn lại của hệ hành tinh của một ngôi sao, hoặc vật liệu giải phóng từ một ngôi sao trong một giai đoạn nhất định của vòng đời? Bất cứ câu trả lời nào cũng sẽ giúp các nhà thiên văn học giải quyết những câu hỏi về các hệ sao và hành tinh.

Công nghệ tiên tiến của Kính viễn vọng Subaru với máy ảnh cận hồng ngoại của nó, MOIRCS, đã cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra những bức ảnh hết sức ấn tượng. Nằm trên một trong những kính viễn vọng quang học hồng ngoại lớn nhất trên thế giới, MOIRCS (Máy ảnh và máy quang phổ đa vật thể) có tầm nhìn rộng, cho phép nó thu được các hình ảnh với độ phân giải và chi tiết cao.

Nghiên cứu sẽ được công bố trên Tạp chí Astrophysical Journal số tháng 8 năm 2009.