Các hành tinh được hình thành trong đĩa tiền hành tinh, mà đĩa này được cấu tạo từ khí và bụi xoay quanh các sao trẻ. Việc quan sát bên trong những đĩa này rất khó khăn, khó có thể nhìn thấy quá trình hình thành hành tinh một cách trực tiếp, dẫn đến việc chúng ta vẫn chưa hiểu rõ các chi tiết của nó. Một trong những câu hỏi mà các nhà thiên văn học muốn biết là bức xạ cực tím có làm cản trở quá trình hình thành hành tinh không.
Bức xạ cực tím (EUV hoặc XUV) là bức xạ có bước sóng khoảng từ 10 đến 121 nanomet, nằm giữa vùng cực tím xa và vùng tia X mềm. Các sao trẻ có khối lượng lớn phát ra một lượng lớn bức xạ EUV, gây ra những ảnh hưởng tàn phá đối với các thiên thể lân cận (bao gồm cả đĩa tiền hành tinh). Các nhà thiên văn học luôn muốn biết liệu EUV có làm gián đoạn quá trình hình thành hành tinh trong các đĩa tiền hành tinh đó hay không, và một nghiên cứu mới được công bố vào ngày 20 tháng 5 trên Tạp chí Thiên văn học đã trả lời chính xác câu hỏi này.
Do bên trong đĩa tiền hành tinh bị che khuất bởi bụi, nên việc quan sát chủ yếu bị giới hạn trong các đĩa gần hệ mặt trời hơn. Không may thay, những đĩa lân cận này lại không nằm trong môi trường sao khổng lồ phát xạ EUV. May mắn thay, hiện nay các nhà thiên văn học đã có JWST. JWST có khả năng quan sát các đĩa tiền hành tinh trong những vùng hình thành sao xa xôi (SFR), nơi bức xạ cực tím mạnh có tác động mạnh mẽ đến các đĩa trong khu vực. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng JWST để quan sát sao trẻ nằm trong NGC 6357 (tinh vân Rấm) cách Trái Đất khoảng 5.500 năm ánh sáng. Khu vực này có hơn 20 sao khổng lồ phát ra năng lượng EUV mạnh mẽ, trong số đó có hai sao là những sao lớn nhất trong thiên hà. Đây là một môi trường gần như lý tưởng để nghiên cứu tác động của EUV đối với quá trình hình thành hành tinh. Nghiên cứu được công bố lần này tập trung vào một sao có khối lượng tương tự như mặt trời, XUE 1, cùng với đĩa tiền hành tinh của nó. XUE 1 là một phần của cụm sao trẻ Pismis24, cụm sao này nằm trong khu vực hình thành sao NGC 6357, với các sao loại O phát ra EUV chỉ cách XUE 1 một năm ánh sáng.
▲ Hình ảnh này cho thấy XUE 1 và các sao lân cận trong cụm Pismis24, vòng tròn xanh biểu thị các sao loại O, là nguồn bức xạ EUV tàn phá.
Thông qua quan sát từ JWST và các mô hình hóa thiên thể hóa học, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc xác định các hạt bụi trong đĩa, những hạt này đủ để hình thành 10 hành tinh có khối lượng giống như hành tinh Mercury. Họ cũng phát hiện ra các phân tử như hơi nước, carbon monoxide, carbon dioxide, cyanide và acetylene, những phân tử này dự kiến sẽ tham gia vào quá trình hình thành khí quyển của các hành tinh mới. Sự phát hiện các khí và bụi này cho thấy rằng, ngay cả trong môi trường bức xạ cực tím, các vật liệu cơ bản cho sự hình thành hành tinh vẫn còn tồn tại. Đồng thời, mặc dù các vật liệu hình thành hành tinh vẫn hiện hữu, bức xạ mạnh từ các sao loại O lân cận vẫn đang tác động lên đĩa này. Các phân tử như cyan (CN) và polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) có thể được sử dụng để theo dõi sự chiếu xạ từ tia cực tím, nhưng nhóm nghiên cứu không phát hiện sự tồn tại của chúng trong đĩa này, cho rằng đĩa của XUE 1 là một cấu trúc chặt chẽ, và khí bên ngoài đã bị XUV loại bỏ. Toàn bộ đĩa chỉ mở rộng đến 10 AU, tương đương với khoảng cách của sao Thổ trong hệ mặt trời.
Những phát hiện này hỗ trợ quan điểm rằng, ngay cả khi đĩa hành tinh nguyên thủy bị tiếp xúc với bức xạ mạnh, vẫn có thể hình thành hành tinh, điều này giúp giải thích tại sao chúng ta tìm thấy các hành tinh ngoài hệ mặt trời ở khắp nơi trong vũ trụ. Tác giả bài báo cho biết thêm rằng các mô hình sử dụng trong nghiên cứu có sự đơn giản hóa, với đĩa của XUE 1 có thể lớn hơn và đầy đủ hơn. Việc quan sát thêm một nhóm các đĩa tiền hành tinh chịu ảnh hưởng của bức xạ mạnh sẽ giúp làm rõ những không chắc chắn của các mô hình này.