Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) đã nghiên cứu hiện trường vụ va chạm mạnh giữa một ngôi sao và hành tinh của nó, nhưng trong khi các nhà thiên văn học ban đầu nghĩ rằng ngôi sao là một sao khổng lồ đỏ đã nhấn chìm hành tinh, thì JWST lại phát hiện ra một câu chuyện rất khác: Hành tinh đã đâm vào ngôi sao.
Vào năm 2020, Cơ sở Zwicky Transient tại Đài quan sát Palomar ở California đã phát hiện ra một ngôi sao xa xôi — cách chúng ta khoảng 12.000 năm ánh sáng — đột nhiên sáng lên trên bầu trời đêm. Khi nhìn lại ngôi sao trong dữ liệu lưu trữ từ sứ mệnh NEOWISE của NASA, các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng ngôi sao, được định danh là ZTF SLRN-2020, đã sáng lên trong ánh sáng hồng ngoại trong một năm trước khi có tia chớp quang học.
Một nghiên cứu từ năm 2023 kết luận rằng ZTF SLRN-2020 là một ngôi sao giống mặt trời đã tiến hóa được gọi là "sao khổng lồ đỏ" đã mở rộng, trong quá trình đó đã nhấn chìm một hành tinh khí khổng lồ quay quanh nó. Tia chớp sáng sau đó được giải thích là hành tinh bị phá hủy khi nó bị sao khổng lồ đỏ đang phát triển nuốt chửng; sự sáng hồng ngoại được cho là do bụi còn sót lại khi hành tinh này bị đốt cháy trong bầu khí quyển của sao khổng lồ đỏ, giống như một sao băng khổng lồ.
Tuy nhiên, một nhóm do Ryan Lau thuộc Phòng thí nghiệm NOIRLab của Quỹ khoa học quốc gia tại Tucson, Arizona đứng đầu đã chọn quan sát kỹ hơn ZTF SLRN-2020 bằng JWST.
"Vì đây là một sự kiện mới lạ nên chúng tôi không biết chắc điều gì sẽ xảy ra khi quyết định hướng kính viễn vọng này về phía nó", Lau cho biết trong tuyên bố. "Với hình ảnh độ phân giải cao trong tia hồng ngoại, chúng ta đang học được những hiểu biết có giá trị về số phận cuối cùng của các hệ hành tinh, có thể bao gồm cả hệ hành tinh của chúng ta."
Điều mà nhóm của Lau phát hiện ra là một điều bất ngờ: Ngôi sao không đủ sáng để trở thành một sao khổng lồ đỏ. Thay vào đó, nó trông giống như một ngôi sao "bình thường" với khoảng 70% khối lượng của mặt trời của chúng ta. Tất nhiên, điều này đã thay đổi câu chuyện về ZTF SLRN-2020. Nếu hành tinh trong hệ thống này không bị một sao khổng lồ đỏ nuốt chửng, thì điều ngược lại là lời giải thích duy nhất: Thay vào đó, hành tinh này hẳn đã đâm vào ngôi sao.
Làm sao điều này có thể xảy ra? Vâng, ngay từ những khám phá đầu tiên về ngoại hành tinh, các nhà thiên văn học đã tìm thấy những thế giới kỳ lạ được gọi là Sao Mộc nóng. Đây là những hành tinh khí khổng lồ hình thành cách xa ngôi sao của chúng và sau đó di chuyển vào bên trong. Hành tinh cụ thể này hẳn đã di chuyển quá gần ngôi sao mẹ của nó đến nỗi theo thời gian, thủy triều hấp dẫn bắt đầu kéo hành tinh này đến bờ vực diệt vong.
"Cuối cùng, hành tinh này bắt đầu lướt qua bầu khí quyển của ngôi sao. Sau đó, quá trình rơi tự do nhanh hơn bắt đầu từ thời điểm đó", Morgan MacLeod thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard–Smithsonian và Viện Công nghệ Massachusetts cho biết. "Hành tinh, khi rơi vào, bắt đầu loang lổ xung quanh ngôi sao."
Lực thủy triều bắt đầu kéo căng hành tinh như một cái kẹp, cho đến khi cuối cùng hành tinh "bắn tung tóe" vào khí của ngôi sao, và khi ngôi sao nuốt chửng hành tinh, nó phun ra một làn sóng khí thủy triều vào không gian. Luồng khí phun ra này nguội đi và ngưng tụ thành một đám mây khí, kích thích sự sáng lên của tia hồng ngoại mà NEOWISE nhìn thấy.
Nhưng vẫn còn một điều bất ngờ nữa. Các nhà thiên văn học đã mong đợi nhìn thấy một đám mây khí vô định hình, nhưng Máy quang phổ cận hồng ngoại của JWST thay vào đó lại tìm thấy một đĩa khí phân tử bao quanh ngôi sao ở khoảng cách gần. Chiếc đĩa này trông giống như một đĩa hình thành hành tinh thu nhỏ.
"Tôi không thể ngờ rằng mình lại nhìn thấy thứ có đặc điểm của một vùng hình thành hành tinh, mặc dù các hành tinh không hình thành ở đây, sau một vụ nhấn chìm", nhà thiên văn học ngoại hành tinh Colette Salyk thuộc Cao đẳng Vassar ở New York cho biết trong tuyên bố.
Các bài viết liên quan:
— Vật lý kỳ lạ ở rìa hố đen có thể giúp giải quyết 'rắc rối Hubble' dai dẳng
— Kính viễn vọng không gian James Webb phát hiện ra hố đen siêu lớn của thiên hà Milky Way của chúng ta đang thổi bong bóng (hình ảnh, video)
— Các hố đen nhỏ còn sót lại từ Vụ nổ lớn có thể là nghi phạm chính của vật chất tối
Người ta cho rằng đĩa này bao gồm một số luồng khí bị đẩy ra rơi trở lại ngôi sao, nhưng thông tin chi tiết vẫn còn chưa rõ ràng. Tuy nhiên, vì đây chỉ là sự kiện đầu tiên trong số nhiều sự kiện va chạm giữa hành tinh và ngôi sao tương tự được quan sát, nên có thể chúng ta sẽ tìm thấy câu trả lời trong một hệ thống ngày tận thế khác. Các cuộc khảo sát chuyên sâu, rộng khắp của Đài quan sát Vera C. Rubin sắp tới (lần đầu tiên được đưa vào hoạt động trong năm nay) và Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman của NASA dự kiến sẽ tìm thấy nhiều sự kiện tương tự khác mà các nhà thiên văn học có thể theo dõi bằng JWST.
Kết quả được công bố vào ngày 10 tháng 4 trên Tạp chí Vật lý thiên văn.
Vào năm 2020, Cơ sở Zwicky Transient tại Đài quan sát Palomar ở California đã phát hiện ra một ngôi sao xa xôi — cách chúng ta khoảng 12.000 năm ánh sáng — đột nhiên sáng lên trên bầu trời đêm. Khi nhìn lại ngôi sao trong dữ liệu lưu trữ từ sứ mệnh NEOWISE của NASA, các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng ngôi sao, được định danh là ZTF SLRN-2020, đã sáng lên trong ánh sáng hồng ngoại trong một năm trước khi có tia chớp quang học.
Một nghiên cứu từ năm 2023 kết luận rằng ZTF SLRN-2020 là một ngôi sao giống mặt trời đã tiến hóa được gọi là "sao khổng lồ đỏ" đã mở rộng, trong quá trình đó đã nhấn chìm một hành tinh khí khổng lồ quay quanh nó. Tia chớp sáng sau đó được giải thích là hành tinh bị phá hủy khi nó bị sao khổng lồ đỏ đang phát triển nuốt chửng; sự sáng hồng ngoại được cho là do bụi còn sót lại khi hành tinh này bị đốt cháy trong bầu khí quyển của sao khổng lồ đỏ, giống như một sao băng khổng lồ.
Tuy nhiên, một nhóm do Ryan Lau thuộc Phòng thí nghiệm NOIRLab của Quỹ khoa học quốc gia tại Tucson, Arizona đứng đầu đã chọn quan sát kỹ hơn ZTF SLRN-2020 bằng JWST.
"Vì đây là một sự kiện mới lạ nên chúng tôi không biết chắc điều gì sẽ xảy ra khi quyết định hướng kính viễn vọng này về phía nó", Lau cho biết trong tuyên bố. "Với hình ảnh độ phân giải cao trong tia hồng ngoại, chúng ta đang học được những hiểu biết có giá trị về số phận cuối cùng của các hệ hành tinh, có thể bao gồm cả hệ hành tinh của chúng ta."
Điều mà nhóm của Lau phát hiện ra là một điều bất ngờ: Ngôi sao không đủ sáng để trở thành một sao khổng lồ đỏ. Thay vào đó, nó trông giống như một ngôi sao "bình thường" với khoảng 70% khối lượng của mặt trời của chúng ta. Tất nhiên, điều này đã thay đổi câu chuyện về ZTF SLRN-2020. Nếu hành tinh trong hệ thống này không bị một sao khổng lồ đỏ nuốt chửng, thì điều ngược lại là lời giải thích duy nhất: Thay vào đó, hành tinh này hẳn đã đâm vào ngôi sao.
Làm sao điều này có thể xảy ra? Vâng, ngay từ những khám phá đầu tiên về ngoại hành tinh, các nhà thiên văn học đã tìm thấy những thế giới kỳ lạ được gọi là Sao Mộc nóng. Đây là những hành tinh khí khổng lồ hình thành cách xa ngôi sao của chúng và sau đó di chuyển vào bên trong. Hành tinh cụ thể này hẳn đã di chuyển quá gần ngôi sao mẹ của nó đến nỗi theo thời gian, thủy triều hấp dẫn bắt đầu kéo hành tinh này đến bờ vực diệt vong.
"Cuối cùng, hành tinh này bắt đầu lướt qua bầu khí quyển của ngôi sao. Sau đó, quá trình rơi tự do nhanh hơn bắt đầu từ thời điểm đó", Morgan MacLeod thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard–Smithsonian và Viện Công nghệ Massachusetts cho biết. "Hành tinh, khi rơi vào, bắt đầu loang lổ xung quanh ngôi sao."
Lực thủy triều bắt đầu kéo căng hành tinh như một cái kẹp, cho đến khi cuối cùng hành tinh "bắn tung tóe" vào khí của ngôi sao, và khi ngôi sao nuốt chửng hành tinh, nó phun ra một làn sóng khí thủy triều vào không gian. Luồng khí phun ra này nguội đi và ngưng tụ thành một đám mây khí, kích thích sự sáng lên của tia hồng ngoại mà NEOWISE nhìn thấy.
Nhưng vẫn còn một điều bất ngờ nữa. Các nhà thiên văn học đã mong đợi nhìn thấy một đám mây khí vô định hình, nhưng Máy quang phổ cận hồng ngoại của JWST thay vào đó lại tìm thấy một đĩa khí phân tử bao quanh ngôi sao ở khoảng cách gần. Chiếc đĩa này trông giống như một đĩa hình thành hành tinh thu nhỏ.
"Tôi không thể ngờ rằng mình lại nhìn thấy thứ có đặc điểm của một vùng hình thành hành tinh, mặc dù các hành tinh không hình thành ở đây, sau một vụ nhấn chìm", nhà thiên văn học ngoại hành tinh Colette Salyk thuộc Cao đẳng Vassar ở New York cho biết trong tuyên bố.
Các bài viết liên quan:
— Vật lý kỳ lạ ở rìa hố đen có thể giúp giải quyết 'rắc rối Hubble' dai dẳng
— Kính viễn vọng không gian James Webb phát hiện ra hố đen siêu lớn của thiên hà Milky Way của chúng ta đang thổi bong bóng (hình ảnh, video)
— Các hố đen nhỏ còn sót lại từ Vụ nổ lớn có thể là nghi phạm chính của vật chất tối
Người ta cho rằng đĩa này bao gồm một số luồng khí bị đẩy ra rơi trở lại ngôi sao, nhưng thông tin chi tiết vẫn còn chưa rõ ràng. Tuy nhiên, vì đây chỉ là sự kiện đầu tiên trong số nhiều sự kiện va chạm giữa hành tinh và ngôi sao tương tự được quan sát, nên có thể chúng ta sẽ tìm thấy câu trả lời trong một hệ thống ngày tận thế khác. Các cuộc khảo sát chuyên sâu, rộng khắp của Đài quan sát Vera C. Rubin sắp tới (lần đầu tiên được đưa vào hoạt động trong năm nay) và Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman của NASA dự kiến sẽ tìm thấy nhiều sự kiện tương tự khác mà các nhà thiên văn học có thể theo dõi bằng JWST.
Kết quả được công bố vào ngày 10 tháng 4 trên Tạp chí Vật lý thiên văn.
