Trong lịch sử ngành thiên văn học của nhân loại, đây là lần thứ 3 các nhà thiên văn học phát hiện phân tử Oxy bên ngoài Hệ Mặt Trời NHƯNG lại là lần đầu tiên bên ngoài thiên hà của chúng ta (thiên hà của chúng ta có tên là Dải Ngân hà).
Theo bài viết đăng trên Tạp chí Astrophysical Journal (Mỹ), lần đầu tiên các nhà nghiên cứu phát hiện phân tử Oxy tại một thiên hà cách Dải Ngân hà hơn nửa tỷ năm ánh sáng [1 năm ánh sáng bằng 9,5 nghìn tỷ km]. Thiên hà đó mang tên Markarian 231.
Hành trình kiếm tìm phân tử Oxy được các nhà nghiên cứu thực hiện thế nào?
Phát hiện làm 'dậy sóng' giới thiên văn
Oxy là nguyên tố phổ biến thứ 3 trong vũ trụ, xếp sau Hydro và Helium. Vì vậy, tính chất hóa học và sự phong phú của Oxy trong các đám mây liên sao đóng vai trò rất quan trọng trong việc hiểu được vai trò của các phân tử khí ở các thiên hà khác.
Các nhà thiên văn học quốc tế đã đi tìm Oxy trong vũ trụ rất nhiều lần thông qua các phương tiện như (1) sử dụng kính thiên văn vô tuyến milimet có khả năng phát hiện các bước sóng vô tuyến phát ra từ các phân tử; (2) hoặc qua phân tích quang phổ để tìm kiếm các bước sóng được hấp thụ hoặc phát ra bởi các phân tử cụ thể.
Nhưng những phương pháp tìm kiếm này đều cho ra kết quả bằng 0 về phân tử Oxy một cách khó hiểu. Điều này có nghĩa là "một bức tranh toàn diện về tính chất hóa học Oxy trong các môi trường liên sao khác nhau vẫn còn thiếu", nhóm các nhà thiên văn học (tác giả công trình) do Giáo sư Junzhi Wang thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu viết trên Tạp chí Astrophysical Journal.
Tinh vân Orion thuộc Dải Ngân hà, nơi chứa phân tử Oxy. Ảnh: Internet
Trong vũ trụ, phân tử Oxy đã được phát hiện tại tinh vân Orion thuộc Dải Ngân hà - một trong những tinh vân sáng nhất có thể nhìn thấy bằng mắt thường, ở vị trí cách Hệ Mặt Trời 1.600 năm ánh sáng. Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng, ngoài không gian, Oxy liên kết với Hydro dưới dạng băng nước bám vào các hạt bụi vũ trụ.
[Tinh vân còn gọi là mây sao hoặc đám mây sao, chứa hỗn hợp của bụi, khí Hydro, khí Helium và Plasma].
Nhưng tinh vân Orion là một 'vườn ươm sao' và có thể bức xạ cực mạnh từ những ngôi sao trẻ rất nóng làm cho nước đá thăng hoa và tách các phân tử, giải phóng Oxy.
Điều này đưa chúng ta đến một thiên hà xa xôi có tên là...
Markarian 231 - Chủ nhân chứa phân tử Oxy khiến giới thiên văn ngạc nhiên
Thiên hà Markarian 231 rất đặc biệt. Nó thuộc nhóm thiên hà Seyfert loại 1, cách Dải Ngân hà chúng ta 561 triệu năm ánh sáng (hơn nửa tỷ năm ánh sáng) và được cung cấp năng lượng bởi chuẩn tinh (Quasar, vật thể giống sao) - đây là chuẩn tinh gần Trái Đất nhất từ trước đến nay.
Hình ảnh thiên hà Markarian 231 rất sáng ở ngoài vũ trụ. Ảnh: NASA
Markarian 231 là một thiên hà cực kỳ sáng với nguồn phát bức xạ điện từ cực lớn, chứa một lỗ đen siêu lớn vùng trung tâm. Trên thực tế, các nhà thiên văn học cho rằng Markarian 231 có thể chứa hai lỗ đen siêu lớn đang hoạt động ở vùng trung tâm, xoay quanh nhau với tốc độ dữ dội (gọi là lỗ đen nhị phân).
Với hạt nhân thiên hà hoạt động dữ dội như vậy, cặp lỗ đen này đã điều khiển dòng chảy phân tử tạo ra những cú sốc liên tục có thể giải phóng Oxy từ nước trong các đám mây phân tử. Dòng chảy phân tử trong Markarian 231 có tốc độ đặc biệt cao, vì vậy Giáo sư Junzhi Wang và các đồng nghiệp đã đi tìm Oxy.
Sử dụng kính viễn vọng vô tuyến 30 mét IRAM ở Tây Ban Nha, họ đã quan sát thiên hà Markarian 231 trong 4 ngày qua một số bước sóng. Trong những dữ liệu đó, họ đã tìm thấy dấu hiệu quang phổ của Oxy. Điều này ngoài sức tưởng tượng của họ.
Kính viễn vọng vô tuyến 30 mét IRAM ở Tây Ban Nha. Ảnh: Internet
"Từ những quan sát tỉ mỉ về thiên hà Markarian 231 bằng kính viễn vọng IRAM 30 mét, lần đầu tiên chúng tôi phát hiện ra phân tử Oxy trong một thiên hà xa xôi. Phát xạ Oxy được phát hiện nằm ở các khu vực cách trung tâm thiên hà Markarian 231 khoảng 10 kpc (32.615 năm ánh sáng). Đây là lần đầu tiên trong lịch sử chúng ta tìm được Oxy bên ngoài Dải Ngân hà" - nhóm tác giả phát biểu.
Các phép đo của nhóm đã tiết lộ rằng lượng Oxy dồi dào so với Hydro cao hơn khoảng 100 lần so với tinh vân Orion, do đó, thiên hà Markarian 231 đang chứa quá trình phân tách phân tử dữ dội hơn. Vì Markarian 231 là một thiên hà đầy sao, trải qua quá trình hình thành sao dữ dội, thì điều này có thể xảy ra. Chỉ một khu vực trong thiên hà này cũng đang hình thành những ngôi sao mới với tốc độ hơn 100 Mặt Trời mỗi năm. Trong khi đó Dải Ngân hà của chúng ta thì ngược lại, khá yên tĩnh, với tỷ lệ hình thành sao khoảng 1 đến 2 Mặt Trời mỗi năm.
Với phát hiện đột phá ban đầu này, các nhà thiên văn học Trung Quốc tiếp tục quan sát nhiều hơn nữa để xác nhận rằng phân tử đó chính là Oxy. Nếu cho ra cùng kết quả, phát hiện này có thể là cơ sở để giới thiên văn học quốc tế hiểu thêm về phân tử Oxy trong các thiên hà xa xôi khác.
"Phát hiện đầu tiên về phân tử Oxy ngoài Dải Ngân hà này cung cấp một công cụ lý tưởng để nghiên cứu dòng chảy phân tử từ sự phân tách dữ dội tại vùng hạt nhân thiên hà hoạt động theo thời gian hàng chục triệu năm", nhóm tác giả công trình viết.
Thiên hà Markarian 231 được giới thiên văn phát hiện năm 1969.
Bài viết sử dụng nguồn: Sciencealert
* Đọc bài cùng tác giả Trang Ly tại đây.