Khoa học và vũ trụ

Tinh vân hiểu đơn giản là các đám mây khí và bụi trong không gian. Do trước đây với các kính thiên văn quang học còn kém, các nhà thiên văn đã xác định và đặt tên cho một số tinh vân mà thực chất chúng không phải các đám khí bụi mà là cả một thiên hà. Vậy ngày nay tinh vân được hiểu chi tiết ra sao? Có bao nhiêu loại tinh vân đã được biết tới?

Ví dụ như tinh vân M31 thường được gọi là tinh vân tiên nữ (Andromeda) thực chất không phải một tinh vân theo định nghĩa trên mà là một thiên hà, thiên hà Andromeda là thiên hà lớn nhất trong cụm thiên hà địa phương của chúng ta. Thiên hà Milkyway của chúng ta chỉ lớn thứ hai và thứ 3 là một thiên hà nữa cũng bị hiểu nhầm là tinh vân - M33.

Theo khái niệm mới, tinh vân có thể là những đám bụi tập hợp lại với nhau do hấp dẫn (khối lượng chưa đủ để tạo thành một ngôi sao hay một thiên thể lớn) như trên đã nói, cũng có thể là vật chất được phóng ra do sự kết thúc của một ngôi sao (các nova và supernova).

Các loại tinh vân Tinh vân khuếch tán (Diffuse nebula)

Đây là loại tinh vân phổ biến nhất. Tinh vân khuếch tán là những đám khí bụi không có ranh giới rõ ràng, chúng thường được chia làm hai loại là tinh vân phát xạ (emission nebula) và tinh vân phản xạ (reflection nebula)

• Tinh vân phát xạ (emission nebula): loại tinh vân mà thành phần khí và bụi của nó khi ở gần các ngôi sao lớn bị kích thích mạnh dẫn đến bị ion hoá và phát ra ánh. Nhiệt độ ở tâm các tinh vân này có thể lên đến 8000 – 10000K, đường kính khoảng vài chục đến vài trăm LY (Light Year – năm ánh sáng). Một số tinh vân loại này tương đối nổi tiếng là tinh vân Orion (M42), tinh vân đại bàng (Eagle Nebula – M16).

Tinh vân Đại Bàng/M16.

• Tinh vân phản xạ (reflection nebula): là những tinh vân có được ánh sáng so với xung quanh do phản xạ ánh sáng đến từ các ngôi sao gần đó. Loại tinh vân này gồm các khí và bụi có khả năng phản xạ tốt ánh sáng. Ánh sáng của loại tinh vân này không mạnh như của các tinh vân phát xạ. Tuy nhiên loại tinh vân này có quang phỏ kiên tục (do ánh sáng là ánh sáng phản xạ) còn tinh vân phát xạ thì quang phổ có các vạch phát xạ (do sự phát xạ kích thích).

Tinh vân Pleiades/M45.

Một số tinh vân gồm khí và bụi không trong suốt và dày dặc tới mức có thể che khuất ánh sáng từ phát xạ nền hay tinh vân phản xạ (như tinh vân Đầu Ngựa trong chòm sao Lạp Hộ) hay ngăn cản các ngôi sao nền (như tinh vân Bao Than trong chòm sao Nam Thập Tự). Trên bầu trời, chúng hiện lên là các bóng đen do ánh sáng từ các ngôi sao chiếu đến đã bị khí hấp thụ gần hết. Khi đó tinh vân được gọi là tinh vân tối (dark nebula).

Tinh vân đầu ngựa (Horsehead Nebula) trong chòm sao Orion là một tinh vân tối.

Tinh vân hành tinh (Planetary Nebula) và siêu tân tinh

Tinh vân hành tinh hay đám mây hành tinh là một loại tinh vân phát quang chứa lớp vỏ khí ion hóa phát sáng sinh ra từ những sao khổng lồ đỏ trong giai đoạn cuối của chúng. Đây là một hiện tượng tương đối ngắn ngủi, chỉ diễn ra vài chục ngàn năm, so với tuổi đời thông thường hàng tỉ năm của một ngôi sao.

Siêu tân tinh, hay siêu sao mới, là một số loại vụ nổ của sao tạo nên các vật thể rất sáng chủ yếu gồm plasma bùng lên trong một thời gian ngắn, cấp sao biểu kiến tăng lên đột ngột hàng tỉ lần, rồi giảm dần trong vài tuần hay vài tháng. Tổng năng lượng thoát ra đạt tới 1044J. Cấp sao tuyệt đối có thể đạt đến -20m.

Những ngôi sao tồn tại bằng việc tiêu thụ nguồn năng lượng nhiệt hạch bên trong nó để tạo nên lực cân bằng với lực hấp dẫn. Khi không còn gì để tiêu thụ, lực hấp dẫn sẽ kéo mọi vật chất vào tâm khiến ngôi sao sụp đổ và kết thúc bằng một vụ nổ siêu tân tinh. Vụ nổ có nhiệt lượng vô cùng lớn, đốt cháy mọi vật chất và tạo nên những luồng plasma siêu nóng và sáng chói. Dựa theo cường độ sáng chúng được ghi nhận là tân tinh hoặc siêu tân tinh.

Với các sao có khối lượng lớn, phần được ném vào không gian này nằm rải rác và tạo thành một đám mây khí bụi lớn bao quanh ngôi sao, phát ra bức xạ ở dải X và vô tuyến mạnh mẽ, gọi là tàn dư của một vụ nổ siêu tân tinh.

Siêu tân tinh vân Con Cua/M1.

Tinh vân Mặt Trời

Tinh vân Mặt Trời là đám mây thể khí từ đó Hệ Mặt Trời của chúng ta được cho là đã hình thành nên. Giả thuyết tinh vân Mặt Trời này lần đầu tiên được đưa ra năm 1734 bởi Emanuel Swedenborg. Một mô hình khác tương tự được Pierre-Simon Laplace đưa ra năm 1796.

Sự hình thành của Hệ Mặt Trời.

Với sự hỗ trợ của kính thiên văn nghiệp dư hoặc một chiếc ống nhòm, bạn hoàn toàn có thể quan sát một số tinh vân đã được xác định vị trí.

Một số hình ảnh tinh vân

Tinh vân Mân Khôi có dạng gần tròn nằm ở biên của một đám mây phân tử khổng lồ trong chòm sao Kỳ Lân. Tinh vân này nằm cách Mặt Trời khoảng 5200 năm ánh sáng.

Tinh vân Phù thủy nằm trong chòm sao Cepheus cách trái đất khoảng 7000 năm ánh sáng. Tinh vân này được phát hiện ra bởi Caroline Herschel vào năm 1787. Người anh trai của bà, William Herschel, đã phát hiện ra ánh sáng hồng ngoại vào năm 1800.

Tinh vân Đồng hồ cát là một tinh vân hành tinh trẻ nằm trong chòm sao Thương Dăng cách Trái đất 8000 năm ánh sáng.

Tinh vân Nhện Tarantula nằm trong thiên hà Đám Mây Magellan Lớn. Tinh vân này cách chúng ta khoảng 180.000 năm ánh sáng. Giả sử tinh vân Nhện Tarantula nằm cách chúng ta khoảng 1500 năm ánh sáng (như tinh vân Orion), nó sẽ che phủ khoảng một nửa bầu trời của Trái Đất.

Tinh vân Boomerang là nơi lạnh nhất trong vũ trụ. Năm 1995, sử dụng kính thiên văn lớn của Thụy Điển đặt tại Chile, các nhà thiên văn học đã phát hiện nó có nhiệt độ âm 272 độ C, và chỉ ấm hơn 1 độ so với độ 0 tuyệt đối (giới hạn thấp nhất của nhiệt độ).

Sở dĩ tinh vân trên có tên California bởi vì đám mây vũ trụ này tình cờ nhại lại hình dáng bản đồ bang California ở duyên hải miền tây nước Mỹ và cách Trái đất khoảng 1000 năm ánh sáng.

Tinh vân Trái tim thuộc chòm sao Thiên Hậu và cách Trái Đất khoảng 7500 năm ánh sáng.

Tinh vân Boomerang là nơi lạnh nhất vũ trụ còn tinh vân Jellyfish lại nóng hơn mặt trời tới 10.000 lần và cách chúng ta 5000 năm ánh sáng. Theo các nhà khoa học, đây là những gì còn sót lại từ những quả cầu lửa do một ngôi sao băng phóng ra cách đây hàng ngàn năm.

Tinh vân Lưỡi Liềm được tạo nên bởi lớp khí bụi bao quanh một ngôi sao rất sáng ở tâm. Một giả thuyết cho rằng tinh vân này được hình thành cách đây 250.000 năm.

Theo Khoahoc