Lần đầu tiên phát hiện ra phân tử oxy ở ngoài Dải Ngân hà

Hình ảnh thiên hà Markarian 231 do kính viễn vọng không gian Hubble ghi lại. Ảnh: NASA.

Trong một thiên hà cách xa hơn nửa tỷ năm ánh sáng, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra các phân tử oxy tồn tại. Đây là lần thứ ba ta phát hiện ra dấu vết của oxy ở ngoài Hệ Mặt Trời, và là lần đầu tiên ta thành công khi đưa mắt tìm ra ngoài Dải Ngân hà.

Oxy là nguyên tố dồi dào thứ ba trong Vũ trụ, sau hydro và helium. Vì vậy, sự phong phú của nó trong các đám mây liên sao rất quan trọng để hiểu được vai trò của đám mây phân tử trong các thiên hà.

Các nhà thiên văn học vẫn đang tìm kiếm phân tử oxy ở ngoài vũ trụ bằng cách sử dụng công nghệ thiên văn sóng milimet, có khả năng phát hiện các bước sóng vô tuyến phát ra từ các phân tử và quang phổ, sau đó phân tích chúng bằng quang phổ học để tìm kiếm các bước sóng được hấp thụ hoặc phát ra bởi các phân tử đáng chú ý.

Thế nhưng khác nhà khoa học vẫn phát hiện ra rất ít oxy trong Vũ trụ. Điều đó đồng nghĩa với việc "vẫn còn thiếu bức tranh toàn cảnh cho thấy phân tử oxy tồn tại trong không gian giữa các vì sao", nhóm các nhà thiên văn học thực hiện nghiên cứu mới cho hay. Họ được dẫn dắt bởi Junzhi Wang thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.

Trước đây, ta đã phát hiện ra oxy trong tinh vân Orion, người ta đưa ra giả thuyết rằng ngoài không gian, oxy sẽ liên kết với hydro dưới dạng nước đá và bám vào các hạt bụi vũ trụ.

Tinh vân Orion lại là một vườn ươm sao, trong đó có rất nhiều các ngôi sao trẻ có nhiệt độ rất lớn, nhiều khả năng nhiệt độ này sẽ phát ra bức xạ cực mạnh làm cho nước đá thăng hoa và phân tách các phân tử, giải phóng ra oxy.

Orion Nebula

Nghiên cứu gần đây nhất là về một thiên hà đặc biệt có tên là Markarian 231. Nó cách Trái đất 561 triệu năm ánh sáng và được cung cấp năng lượng bởi một chuẩn tinh (Quasar). Quasar là một hạt nhân thiên hà cực sáng chứa một lỗ đen siêu lớn đang hoạt động ở trung tâm.

Chúng là những vật thể sáng nhất trong Vũ trụ và Markarian 231 là thiên hà chứa chuẩn tinh gần Trái đất nhất.

Trên thực tế, các nhà thiên văn học cho rằng Markarian 231 có thể có hai lỗ đen siêu lớn đang hoạt động ở trung tâm và xoay quanh nhau với tốc độ cực cao.

Một hạt nhân thiên hà đang hoạt động sẽ thúc đẩy các 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 rất cao, vì vậy Wang và các đồng nghiệp đã lên ý tưởng tìm kiếm oxy tại đây.

Quasar là thiên thể bí ẩn sáng nhất vũ trụ.

Sử dụng kính viễn vọng vô tuyến có kích thước 30 mét mang tên IRAM đặt tại Tây Ban Nha, họ đã quan sát thiên hà trong bốn ngày và thu được một số bước sóng. Cuối cùng họ đã tìm thấy dấu vết quang phổ của oxy, phù hợp với giả thuyết trên.

"Với những quan sát sâu bên trong thiên hà Markarian 231, sử dụng kính thiên văn IRAM 30 và NOEMA, lần đầu tiên chúng tôi đã phát hiện phân tử oxy đang phát xạ trong một thiên hà cách xa trái đất hơn nửa tỷ năm ánh sáng ", nhóm nghiên cứu phát biểu.

"Phát xạ oxy được phát hiện nằm ở vùng cách trung tâm Markarian 231 khoảng 10 kpc (32,615 năm ánh sáng) do tương tác giữa dòng chảy phân tử (điều khiển hạt nhân thiên hà hoạt động) và các đám mây phân tử đĩa".

Các phép đo của nhóm đã tiết lộ rằng lượng oxy ở đó dồi dào hơn cả hydro và cao hơn khoảng 100 lần so với oxy có trong tinh vân Orion. Markarian 231 là một thiên hà chứa rất nhiều ngôi sao, quy trình hình thành sao lại rất mãnh liệt nên Markarian 231 chắc chắn đã phải trải qua quá trình phân tách phân tử rất mạnh mẽ. Chỉ riêng một khu vực trong thiên hà Markarian cũng đang hình thành khoảng 100 khối lượng Mặt trời mỗi năm. Milky Way của chúng ta thì yên bình hơn, với tỷ lệ hình thành sao khoảng từ 1 tới 2 khối lượng Mặt trời mỗi năm. (Khối lượng Mặt Trời được dùng như một đơn vị đo khối lượng, tương đương với cân nặng của Mặt Trời ở khoảng 1,989 × 10^30 kg).

Mặt khác, những phát hiện này cũng góp phần chứng minh hướng đi đúng đắn của các nhà thiên văn học để hoàn thiện bức tranh tổng thể còn đang dang dở về sự hình thành oxy.

Nếu các kết quả trên được nghiên cứu sâu hơn nữa, hiện tượng này có thể được sử dụng để giải mã về sự hình thành phân tử oxy trong các thiên hà và dòng chảy phân tử từ một quasar - các nhà nghiên cứu cho biết.

"Phát hiện về oxy ngoài vũ trụ lần đầu tiên này cung cấp một công cụ lý tưởng để nghiên cứu sâu hơn về dòng chảy phân tử, điều khiển hạt nhân thiên hà hoạt động, trong hàng chục triệu năm qua".

Nhóm nghiên cứu kết luận: "Oxy có thể là một chất làm mát đáng kể cho phân tử khí ở những khu vực bị ảnh hưởng bởi dòng chảy của hạt nhân thiên hà hoạt động".

Nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn.

Tham khảo ScienceAlert