Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã sử dụng Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) để nghiên cứu bầu khí quyển của sao lùn nâu WISE J045853.90+643451.9. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự hiện diện của hai hợp chất quan trọng là hydro xyanua và axetilen trong bầu khí quyển của sao lùn nâu này. Đây là lần đầu tiên các hợp chất này được xác định trong bầu khí quyển của sao lùn nâu. Phát hiện này đã được công bố vào ngày 19 tháng 2 trên máy chủ bản in trước arXiv, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong nghiên cứu không gian và sự hiểu biết của chúng ta về các sao lùn nâu và bầu khí quyển của chúng.

Sao lùn nâu là vật thể nằm trung gian giữa các hành tinh và các ngôi sao, có khối lượng từ khoảng 13 đến 80 khối lượng Sao Mộc, không đủ lớn để duy trì phản ứng tổng hợp hạt nhân của hydro thành heli như các ngôi sao thông thường. Thay vào đó, chúng phát ra bức xạ chủ yếu do nhiệt lượng còn sót lại từ quá trình hình thành.

Sao lùn T là một trong các phân lớp của sao lùn nâu, có nhiệt độ hiệu dụng từ 500 đến 1.500 K. Đây là những vật thể cực kỳ lạnh và mờ nhạt, với phổ hồng ngoại đặc trưng bởi sự hấp thụ mạnh của methane (CH₄) và hơi nước (H₂O). Chính đặc điểm này giúp các nhà thiên văn phân biệt chúng với các sao lùn nâu khác, chẳng hạn như sao lùn L (ấm hơn, nhiệt độ từ 1.500 đến 2.500 K).

Chỉ cách 30,1 năm ánh sáng, WISE J045853.90+643451.9 (hay WISE-0458) là một sao đôi bao gồm hai sao lùn T có loại quang phổ T8.5 và T9, với nhiệt độ hiệu dụng lần lượt là 600 và 500 K. Cặp sao này có bán trục chính xấp xỉ 5,0 AU.

WISE J045853.90+643451.9 (hay WISE-0458) là một hệ sao đôi nằm cách Trái Đất khoảng 30,1 năm ánh sáng. Hệ này bao gồm hai sao lùn T với loại quang phổ lần lượt là T8.5 và T9. Các sao lùn T là những ngôi sao có khối lượng thấp, nhiệt độ bề mặt tương đối lạnh so với các sao khác. Trong trường hợp của WISE-0458, nhiệt độ hiệu dụng của hai thành phần là khoảng 600 K và 500 K. Khoảng cách giữa hai sao trong hệ này được xác định qua bán trục chính, vào khoảng 5,0 AU.

Hai sao lùn T trong hệ WISE-0458 có loại quang phổ và nhiệt độ tương tự nhau, cho thấy chúng có thể có thành phần và cấu trúc khí quyển gần như giống hệt nhau.  Nhóm các nhà thiên văn học do Elisabeth C. Matthews từ Viện Thiên văn học Max Planck ở Heidelberg, Đức dẫn đầu đã thực hiện nghiên cứu chi tiết về thành phần và cấu trúc khí quyển của WISE-0458. Để thu thập dữ liệu, họ đã sử dụng Máy quang phổ độ phân giải trung bình (MRS) của Thiết bị hồng ngoại trung bình (MIRI) trên kính viễn vọng không gian James Webb (JWST). Nhóm các nhà nghiên cứu cho biết, vào ngày 21 tháng 11 năm 2022, họ đã quan sát được thiên thể WISE-0458 bằng thiết bị thiết bị JWST/MIRI và  MRS. Các dữ liệu thu thập được từ quan sát này như một phần của Chương trình MIRI GTO của Châu Âu.

Dữ liệu từ quan sát cho thấy, bầu khí quyển của WISE-0458 không có mây và chứa nhiều phân tử quan trọng. Các phân tích cho thấy sự hiện diện của mêtan, carbon dioxide, carbon monoxide, nước và amoniac—những hợp chất thường thấy trong các bầu khí quyển có nhiệt độ thấp. Điều này phù hợp với dự đoán về thành phần hóa học của các thiên thể lạnh trong vũ trụ. Hơn nữa, các quan sát đã phát hiện ra hydro xyanua và axetilen trong bầu khí quyển của WISE-0458. Sự có mặt đồng thời của hydro xyanua (HCN) và axetilen (C₂H₂) cho thấy sự mất cân bằng hóa học, một dấu hiệu quan trọng về các quá trình hóa học đang diễn ra trong những điều kiện khắc nghiệt của vật thể này.

Nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng mỗi sao lùn nâu của thiên thể WISE-0458 có bán kính khoảng 0,81 bán kính Sao Mộc, tổng khối lượng của cặp sao này khoảng gần 132 khối lượng Sao Mộc. Khoảng cách đến sao đôi là 30,12 năm ánh sáng. Các tác giả nghiên cứu kết luận rằng những phát hiện của họ chứng minh sức mạnh của MRS trong việc mô tả các sao lùn nâu lạnh. Họ nói thêm rằng các nghiên cứu trong tương lai nên điều tra hydro xyanua và axetilen chi tiết hơn và xác định xem các chất này có hiện diện trong các sao lùn nâu lạnh khác có nhiệt độ tương tự như WISE-0458 hay không.

Đây là lần đầu tiên các nhà thiên văn học quan sát được cả hai phân tử này trong bầu khí quyển của một sao lùn nâu, mở ra hướng nghiên cứu mới về cách các hợp chất hữu cơ đơn giản có thể hình thành và phát triển trong môi trường giàu hydro và nhiệt độ cao. Việc phát hiện những dấu hiệu hóa học đặc trưng này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về sao lùn nâu mà còn có thể cung cấp thông tin về sự hình thành và tiến hóa của các hành tinh khí khổng lồ trong hệ Mặt Trời và ngoài vũ trụ.

P.T.T (NASATI), theo https://phys.org/ 28/2/2025