Lần đầu tiên phát hiện phân tử oxy ở thiên hà khác

Các nhà thiên văn phát hiện dấu hiệu có lượng lớn phân tử oxy tồn tại trong thiên hà Markarian 231 cách Trái Đất 560 triệu năm ánh sáng.

Oxy là nguyên tố phổ biến thứ ba trong vũ trụ, sau hydro và heli. Vì vậy, các nhà thiên văn từng cho rằng phân tử oxy, hay O₂, có nhiều trong vùng không gian giữa các ngôi sao. Tuy nhiên, sau nhiều cuộc tìm kiếm, họ vẫn chưa thấy phân tử này ở nơi nào khác ngoài dải Ngân Hà.

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

Junzhi Wang, nhà thiên văn tại Đài quan sát Thiên văn Thượng Hải, cùng đồng nghiệp lần đầu tiên phát hiện dấu hiệu của phân tử oxy trong thiên hà Markarian 231, Science News hôm 18/2 đưa tin. Markarian 231 nằm cách Trái Đất 560 triệu năm ánh sáng, trong chòm sao Ursa Major (Đại Hùng) là thiên hà gần nhất chứa quasar, vật thể gồm luồng khí cuộn quanh một hố đen siêu khối lượng và nóng đến mức phát sáng mạnh.

Sử dụng kính viễn vọng vô tuyến ở Tây Ban Nha và Pháp, nhóm nghiên cứu quan sát được bức xạ ở bước sóng 2,52mm, dấu hiệu cho thấy có sự hiện diện của O₂. Đây là lần thứ ba các nhà thiên văn phát hiện phân tử oxy ngoài hệ Mặt Trời, số lượng cũng có vẻ đặc biệt nhiều. Trước đó, họ từng quan sát được O₂ ở hai tinh vân trong dải Ngân Hà, Orion và Rho Ophiuchi.

Giới khoa học cho rằng việc không phát hiện được O₂ ở vùng không gian liên sao là do các nguyên tử oxy và phân tử nước bị đóng băng trên những hạt bụi vũ trụ. Với hai tinh vân Orion và Rho Ophiuchi, chấn động phát ra từ những ngôi sao mới có thể đã tách nước đóng băng ra khỏi bụi, giải phóng các nguyên tử oxy, giúp chúng gắn kết với nhau và tạo thành phân tử.  

Trong tinh vân Orion, phân tử oxy rất hiếm. Số lượng phân tử hydro nhiều gấp một triệu lần phân tử oxy. Hydro cũng rất dồi dào trong thiên hà Markarian 231. Tuy nhiên, các phân tử oxy trải rộng đến rìa đĩa thiên hà với số lượng gấp hơn 100 lần trong tinh vân Orion.

Số lượng này là rất lớn, theo Gary Melnick, nhà vật lý thiên văn tại Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian. "Chưa có lời giải thích chắc chắn nào cho việc phân tử oxy xuất hiện nhiều như thế", ông nói.

Để khẳng định bức xạ mà nhóm nghiên cứu quan sát được thực sự đến từ O₂, họ cần tìm thêm bước sóng thứ hai phát ra từ phân tử này. Điều này không đơn giản vì một số phân tử khác cũng phát ra bức xạ ở các bước sóng đó.

Trong trường hợp của thiên hà Markarian 231, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra các phân tử cũng phát ra bước sóng giống như bước sóng họ quan sát được. Kết quả là ngoài O₂, chưa có phân tử nào trong số đó từng được ghi nhận xuất hiện ngoài không gian. "Có thể nói đó là phương pháp loại trừ", Paul Goldsmith, thành viên nhóm nghiên cứu, nhà thiên văn tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực, cho biết.

Một giả thuyết có thể giải thích cho việc lượng lớn O₂ xuất hiện trong Markarian 231 là thiên hà này trải qua quá trình tạo oxy dữ dội hơn tinh vân Orion. Markarian 231 là nhà máy sản xuất sao rất tích cực. Nó tạo sao mới nhanh gấp 100 lần dải Ngân Hà và phun ra khối lượng khí gấp 700 lần khối lượng Mặt Trời mỗi năm.

Khí phun ra với tốc độ cao từ trung tâm thiên hà có thể đâm vào khí ở đĩa thiên hà, tách nước đóng băng ra khỏi các hạt bụi, giúp phân tử oxy hình thành. Đổi lại, O₂ cũng giúp thiên hà tiếp tục hoạt động mạnh. Bức xạ mà phân tử này phát ra giúp làm nguội khí, thúc đẩy quá trình tạo sao mới.