Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một loạt chín sao lùn nâu mới, còn được gọi là "sao hỏng", bao gồm hai ví dụ nhỏ nhất về những vật thể trên trời kỳ lạ này từng được nhìn thấy.
Phát hiện mới có thể giúp xác định rõ hơn ranh giới phân chia khối lượng giữa các hành tinh lớn và sao lùn nâu nhỏ, cũng như ranh giới giữa sao lùn nâu lớn và sao nhỏ.
"Các sao lùn nâu mới là những sao lùn nâu có khối lượng nhỏ nhất được biết đến", nhà nghiên cứu chính Kevin Luhman của Đại học bang Pennsylvania nói với Space.com. "Chúng đặt ra một ràng buộc mới về khối lượng thấp nhất mà các sao lùn nâu tồn tại."
"Ngoài ra, một trong những sao lùn nâu gần hai khối lượng Sao Mộc còn cho thấy bằng chứng về một đĩa khí và bụi, cho thấy nó có thể có nguyên liệu thô để tạo thành các hành tinh", Luhman cho biết. "Vì vậy, có khả năng tồn tại các hệ hành tinh mà 'mặt trời' trung tâm chỉ có khối lượng gấp đôi Sao Mộc."
Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy những sao lùn nâu nhỏ ẩn núp giữa các ngôi sao trẻ trong IC 348, một cụm sao hình thành trong Đám mây phân tử Perseus cách Trái đất khoảng 1.000 năm ánh sáng.
Đây là quá trình hạt nhân xác định một ngôi sao dãy chính là gì; do đó, sao lùn nâu được coi là "sao hỏng". Mặc dù thực tế là chúng tiến hành một số dạng phản ứng tổng hợp hạt nhân bên trong cơ thể của chúng.
Hiện tại, giới hạn khối lượng của các sao lùn nâu được coi là từ 13 đến 60 lần khối lượng của Sao Mộc, hoặc từ 0,013 đến 0,08 lần khối lượng của Mặt trời.
Phát hiện mới — về hai sao lùn nâu có khối lượng gấp khoảng hai lần khối lượng của Sao Mộc, hoặc gấp khoảng 0,002 lần khối lượng của Mặt trời — đã mở rộng đáng kể thang khối lượng đó.
"Điều đáng ngạc nhiên nữa là quá trình tạo ra các ngôi sao có thể tạo ra các vật thể có khối lượng chỉ gấp đôi Sao Mộc, nhỏ hơn Mặt trời 500 lần", Luhman cho biết.
Nếu việc phát hiện ra những sao lùn nâu nhỏ như vậy là một điều bất ngờ, thì một điều khác mà nhóm nghiên cứu phát hiện ra về những ngôi sao thất bại này trong IC 348 là một cú sốc hoàn toàn.
Những sao lùn nâu mới này cũng thể hiện tín hiệu từ một loại hydrocarbon chưa xác định, một hợp chất hóa học chỉ bao gồm các nguyên tử hydro và carbon. Các thành viên trong nhóm nghiên cứu cho biết nguồn gốc của nó là một bí ẩn.
"Sự hiện diện của một loại hydrocarbon chưa xác định, không phải methane là hoàn toàn bất ngờ và không thể giải thích được", Luhman cho biết. "Do sự hiện diện của hydrocarbon đó, chúng tôi đã đề xuất một lớp quang phổ mới (H) được xác định bởi sự hiện diện của loài đó."
Theo Luhman, những hydrocarbon này trước đây chỉ được quan sát thấy trong bầu khí quyển của Sao Thổ và vệ tinh lớn nhất của nó, Titan.
Bầu khí quyển mát mẻ của các sao lùn nâu là một phần không thể thiếu trong việc phát hiện ra các hydrocarbon này của JWST, điều này hoàn toàn không phải là một thất bại khi nói đến việc nghiên cứu những ngôi sao thất bại này.
"Vì chúng mát mẻ, các sao lùn nâu sáng nhất ở bước sóng hồng ngoại và JWST là kính viễn vọng hồng ngoại nhạy nhất cho đến nay", Luhman cho biết. "Các bước tiếp theo cho nghiên cứu này bao gồm thực hiện quang phổ JWST mới ở độ phân giải cao hơn để hạn chế tốt hơn các loài hydrocarbon đã được phát hiện.
"Ngoài ra, chúng ta cần các nhà lý thuyết phát triển các mô hình về bầu khí quyển của các sao lùn nâu có thể giải thích tại sao các sao lùn nâu mới của chúng ta có hydrocarbon chưa xác định, nhưng không có methane, loại hydrocarbon thường được quan sát thấy ở các sao lùn nâu cũ hơn."
Các câu chuyện liên quan:
— Cách đài quan sát Rubin có thể phát hiện ra hàng nghìn 'ngôi sao hỏng'
— Kính viễn vọng không gian Hubble phát hiện ra 'ngôi sao hỏng' cũng không có mối quan hệ tốt
— Hành tinh có kích thước bằng Trái Đất được phát hiện xung quanh ngôi sao lùn đỏ lạnh có tên giống với một chiếc bánh quy
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu sẽ phân tích quang phổ JWST của các ứng cử viên sao lùn nâu còn lại mà họ xác định để xác nhận rằng chúng là sao lùn nâu.
Hai trong số các ứng cử viên này có thể có khối lượng thấp bằng khối lượng của Sao Mộc, ám chỉ đến một sự thay đổi sâu hơn nữa trong khái niệm của chúng ta về phạm vi khối lượng của sao lùn nâu.
Luhman tin tưởng rằng, nếu những sao lùn nâu nhỏ bé, có khả năng thay đổi mô hình như vậy tồn tại ngoài kia, đặc biệt là trong IC 348, JWST sẽ tìm thấy chúng.
"Những hình ảnh JWST sâu hơn nhiều về cụm sao mà chúng tôi nghiên cứu có khả năng phát hiện ra các sao lùn nâu nhỏ hơn khối lượng của Sao Mộc, nếu chúng tồn tại ở những khối lượng đó", nhà nghiên cứu kết luận.
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào thứ Ba (ngày 10 tháng 6) trên Tạp chí Astrophysical Journal Letters.
Phát hiện mới có thể giúp xác định rõ hơn ranh giới phân chia khối lượng giữa các hành tinh lớn và sao lùn nâu nhỏ, cũng như ranh giới giữa sao lùn nâu lớn và sao nhỏ.
"Các sao lùn nâu mới là những sao lùn nâu có khối lượng nhỏ nhất được biết đến", nhà nghiên cứu chính Kevin Luhman của Đại học bang Pennsylvania nói với Space.com. "Chúng đặt ra một ràng buộc mới về khối lượng thấp nhất mà các sao lùn nâu tồn tại."
"Ngoài ra, một trong những sao lùn nâu gần hai khối lượng Sao Mộc còn cho thấy bằng chứng về một đĩa khí và bụi, cho thấy nó có thể có nguyên liệu thô để tạo thành các hành tinh", Luhman cho biết. "Vì vậy, có khả năng tồn tại các hệ hành tinh mà 'mặt trời' trung tâm chỉ có khối lượng gấp đôi Sao Mộc."
Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy những sao lùn nâu nhỏ ẩn núp giữa các ngôi sao trẻ trong IC 348, một cụm sao hình thành trong Đám mây phân tử Perseus cách Trái đất khoảng 1.000 năm ánh sáng.
Những ngôi sao đã hỏng và kính thiên văn đã không hỏng
Sao lùn nâu có biệt danh hơi bất công là "sao hỏng" vì thực tế là, mặc dù chúng hình thành giống như những ngôi sao từ một đám mây khí và bụi đang sụp đổ, chúng không thể thu thập đủ khối lượng từ lớp vỏ trước khi sinh của mình để kích hoạt phản ứng tổng hợp hydro thành heli bên trong lõi của chúng.Đây là quá trình hạt nhân xác định một ngôi sao dãy chính là gì; do đó, sao lùn nâu được coi là "sao hỏng". Mặc dù thực tế là chúng tiến hành một số dạng phản ứng tổng hợp hạt nhân bên trong cơ thể của chúng.
Hiện tại, giới hạn khối lượng của các sao lùn nâu được coi là từ 13 đến 60 lần khối lượng của Sao Mộc, hoặc từ 0,013 đến 0,08 lần khối lượng của Mặt trời.
Phát hiện mới — về hai sao lùn nâu có khối lượng gấp khoảng hai lần khối lượng của Sao Mộc, hoặc gấp khoảng 0,002 lần khối lượng của Mặt trời — đã mở rộng đáng kể thang khối lượng đó.
"Điều đáng ngạc nhiên nữa là quá trình tạo ra các ngôi sao có thể tạo ra các vật thể có khối lượng chỉ gấp đôi Sao Mộc, nhỏ hơn Mặt trời 500 lần", Luhman cho biết.
Nếu việc phát hiện ra những sao lùn nâu nhỏ như vậy là một điều bất ngờ, thì một điều khác mà nhóm nghiên cứu phát hiện ra về những ngôi sao thất bại này trong IC 348 là một cú sốc hoàn toàn.
Những sao lùn nâu mới này cũng thể hiện tín hiệu từ một loại hydrocarbon chưa xác định, một hợp chất hóa học chỉ bao gồm các nguyên tử hydro và carbon. Các thành viên trong nhóm nghiên cứu cho biết nguồn gốc của nó là một bí ẩn.
"Sự hiện diện của một loại hydrocarbon chưa xác định, không phải methane là hoàn toàn bất ngờ và không thể giải thích được", Luhman cho biết. "Do sự hiện diện của hydrocarbon đó, chúng tôi đã đề xuất một lớp quang phổ mới (H) được xác định bởi sự hiện diện của loài đó."
Theo Luhman, những hydrocarbon này trước đây chỉ được quan sát thấy trong bầu khí quyển của Sao Thổ và vệ tinh lớn nhất của nó, Titan.
Bầu khí quyển mát mẻ của các sao lùn nâu là một phần không thể thiếu trong việc phát hiện ra các hydrocarbon này của JWST, điều này hoàn toàn không phải là một thất bại khi nói đến việc nghiên cứu những ngôi sao thất bại này.
"Vì chúng mát mẻ, các sao lùn nâu sáng nhất ở bước sóng hồng ngoại và JWST là kính viễn vọng hồng ngoại nhạy nhất cho đến nay", Luhman cho biết. "Các bước tiếp theo cho nghiên cứu này bao gồm thực hiện quang phổ JWST mới ở độ phân giải cao hơn để hạn chế tốt hơn các loài hydrocarbon đã được phát hiện.
"Ngoài ra, chúng ta cần các nhà lý thuyết phát triển các mô hình về bầu khí quyển của các sao lùn nâu có thể giải thích tại sao các sao lùn nâu mới của chúng ta có hydrocarbon chưa xác định, nhưng không có methane, loại hydrocarbon thường được quan sát thấy ở các sao lùn nâu cũ hơn."
Các câu chuyện liên quan:
— Cách đài quan sát Rubin có thể phát hiện ra hàng nghìn 'ngôi sao hỏng'
— Kính viễn vọng không gian Hubble phát hiện ra 'ngôi sao hỏng' cũng không có mối quan hệ tốt
— Hành tinh có kích thước bằng Trái Đất được phát hiện xung quanh ngôi sao lùn đỏ lạnh có tên giống với một chiếc bánh quy
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu sẽ phân tích quang phổ JWST của các ứng cử viên sao lùn nâu còn lại mà họ xác định để xác nhận rằng chúng là sao lùn nâu.
Hai trong số các ứng cử viên này có thể có khối lượng thấp bằng khối lượng của Sao Mộc, ám chỉ đến một sự thay đổi sâu hơn nữa trong khái niệm của chúng ta về phạm vi khối lượng của sao lùn nâu.
Luhman tin tưởng rằng, nếu những sao lùn nâu nhỏ bé, có khả năng thay đổi mô hình như vậy tồn tại ngoài kia, đặc biệt là trong IC 348, JWST sẽ tìm thấy chúng.
"Những hình ảnh JWST sâu hơn nhiều về cụm sao mà chúng tôi nghiên cứu có khả năng phát hiện ra các sao lùn nâu nhỏ hơn khối lượng của Sao Mộc, nếu chúng tồn tại ở những khối lượng đó", nhà nghiên cứu kết luận.
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào thứ Ba (ngày 10 tháng 6) trên Tạp chí Astrophysical Journal Letters.
