Phát hiện nước gần hố đen ở trung tâm dải Ngân hà

Mặc dù các nhà thiên văn học đã từng phát hiện nước gần các ngôi sao khác trước đây, nhưng đây là lần đầu tiên nước được tìm thấy ở vị trí gần hố đen siêu khối lượng của Dải Ngân hà, được biết đến với tên gọi Sagittarius A*.

Vùng hỗn loạn bao quanh một ngôi sao đang chết gần hố đen trung tâm của thiên hà Milky Way. Ảnh:ESA/Webb, NASA & CSA

Hình ảnh chưa từng có này về ngôi sao IRS 3 (nằm gần trung tâm bức ảnh) cho thấy nó đang thải ra một lượng lớn vật chất, khí và bụi để tạo thành một lớp vỏ rộng lớn bao quanh chính nó. Bên trong lớp vỏ của ngôi sao đó, các nhà khoa học đã phát hiện ra dấu vết của nước.

Các quan sát, được mô tả vào ngày 11/8 trên tạp chí Astronomy & Astrophysics cho thấy ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt xung quanh vùng trung tâm của một thiên hà, những ngôi sao già cỗi như IRS 3 vẫn có thể âm thầm gieo rắc bụi vào môi trường xung quanh.

"Việc phát hiện ra nước đặc biệt thú vị vì nó cho thấy vật chất phân tử có thể tồn tại trong môi trường bị chi phối bởi bức xạ mạnh", đồng tác giả nghiên cứu Macarena Garcia Marin, nhà nghiên cứu tại Cơ quan Vũ trụ châu Âu cho biết.

Hình ảnh kỳ diệu này được tạo nên bằng cách kết hợp dữ liệu từ camera cận hồng ngoại và thiết bị hồng ngoại tầm trung của Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST).

Cách Sagittarius A* 0,55 năm ánh sáng, IRS 3 thuộc về một lớp các ngôi sao già cỗi. Ở giai đoạn cuối đời này, các ngôi sao có kích thước lớn, nhiệt độ tương đối thấp và độ sáng cao. Chúng thổi bay các lớp vật chất của chính mình thông qua những cơn gió sao mạnh mẽ, và vật chất bị thổi bay đó gieo mầm bụi vũ trụ.

Vị trí của ngôi sao IRS 3 chỉ cách lỗ đen trung tâm dải Ngân hà Sagittarius A* chỉ 0,55 năm ánh sáng.

Để lập bản đồ cấu trúc lớp vỏ bao quanh ngôi sao, nhóm nghiên cứu đã kết hợp dữ liệu quang phổ của kính viễn vọng không gian JWST với các mô hình mô phỏng cách ánh sáng sao truyền qua các cấu hình bụi khác nhau xung quanh ngôi sao.

Kết quả phù hợp nhất cho thấy đó là một cấu trúc bụi dạng lớp, hình vỏ sò, trải dài khoảng 10.000 đơn vị thiên văn, với nhiệt độ dao động từ khoảng 1.200 kelvin (927 độ C) gần ngôi sao xuống đến khoảng 100 kelvin (âm 173 độ C) ở rìa ngoài của lớp vỏ.

Phân tích dữ liệu hồng ngoại giữa, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy những dấu hiệu rõ ràng của bụi giàu oxy bao quanh IRS 3. Phát hiện này đã bác bỏ kết quả trước đó cho rằng IRS 3 giàu carbon dựa trên hình dạng lớp bụi bao quanh nó.

Thay vào đó, phân tích cho thấy hai tín hiệu hồng ngoại mạnh mẽ của bụi silicat bao gồm silic và oxy, một dấu hiệu đặc trưng của thành phần hóa học giàu oxy. Điều thú vị hơn nữa là, bên trong lớp vỏ bao quanh, họ cũng phát hiện ra dấu vết của nước, bất chấp việc ngôi sao này nằm gần môi trường bức xạ khắc nghiệt gần một lỗ đen siêu khối lượng.

Kết hợp dữ liệu quang phổ với các mô hình sao, nhóm nghiên cứu ước tính rằng khối lượng của IRS 3 xấp xỉ gấp 6 lần khối lượng Mặt Trời và tuổi của nó khoảng 72 triệu năm. Ngôi sao này có độ sáng gấp khoảng 60.000 lần Mặt Trời.

Sẽ thế nào nếu hố đen ở trung tâm dải ngân hà biến mất?