Mặt trời được hình thành như thế nào?
Từ các nghiên cứu về các ngôi sao khác mà các nhà thiên văn học có thể nhìn thấy trong nhiều giai đoạn khác nhau trong ‘vòng đời’ của chúng, có vẻ khá thuyết phục từ dữ liệu rằng mặt trời phải bắt đầu như một đám mây khí lớn đang co lại bên trong một đám mây liên sao cổ đại nào đó. Đám mây này đã bị ‘ô nhiễm’ bởi một siêu tân tinh vài triệu năm trước khi giai đoạn sụp đổ kết thúc, bởi vì chúng ta thấy một số đồng vị nhôm nhất định không thể là một phần của đám mây này trong một thời gian dài trừ khi chúng được cấy ghép bởi một sự kiện như vậy. Ví dụ, đây là một đám mây đen điển hình được gọi là Tinh vân tối Lynd 1622 ở Orion có lẽ chỉ cách chúng ta 500 năm ánh sáng. Ở khoảng cách đó, trường nhìn rộng 1 độ này sẽ kéo dài dưới 10 năm ánh sáng.
Đám mây tiền sao sụp đổ trong hàng triệu năm cho đến khi nó hình thành một đĩa quay với một chỗ phình lớn ở trung tâm. Từ đĩa cuối cùng sẽ hình thành các hành tinh, và từ chỗ phình trung tâm này, nơi phần lớn khối lượng cuộn lại, hình thành nên mặt trời. Chúng ta thấy những đĩa khí quay như vậy xung quanh nhiều ngôi sao sơ sinh được nhúng trong các tinh vân, vì vậy điều này đã xác nhận bức tranh cơ bản này trong suốt 15 năm qua hoặc lâu hơn. Đây không chỉ là ‘lý thuyết’ nữa. Nhà thiên văn học Shigehisa Takakuwa và nhóm nghiên cứu của ông đã sử dụng kính viễn vọng dưới milimet ALMA để quan sát ngôi sao song sinh con L1551 NE, nằm trong chòm sao Kim Ngưu ở khoảng cách 460 năm ánh sáng. Các hình ảnh dưới đây cho thấy sự so sánh giữa đĩa tiền sao được quan sát (bảng bên trái) và phiên bản mô phỏng trên máy tính có bao gồm vật lý (bảng bên phải). đĩa trong mô phỏng và quan sát.
Chỗ phình trung tâm sẽ tiếp tục co lại dưới lực hấp dẫn của chính nó cho đến khi sâu bên trong nhiệt độ tăng cao…vài triệu độ…. đến mức các nguyên tử deuterium bắt đầu hợp nhất và giải phóng năng lượng nhiệt hạch. Điều này làm chậm quá trình sụp đổ xuống một chút và cuối cùng dẫn đến giai đoạn thứ hai nơi các hạt nhân hydro có thể hợp nhất thành heli, sau đó bắt đầu giai đoạn tiến hóa hiện tại của mặt trời.
Trong khi tất cả những điều này đang diễn ra, bề mặt của mặt trời hoạt động rất tích cực và tạo ra một luồng gió mạnh thổi bay tất cả khí và bụi còn lại trong đĩa khí xung quanh chưa lắng xuống cơ thể của các hành tinh mới đã hình thành. ‘Gió T-Tauri’ này cũng quét sạch bầu khí quyển của các hành tinh bên trong để chúng chỉ còn là đá trơ trọi. Tuy nhiên, những nơi đang hoạt động núi lửa có thể tái tạo bầu khí quyển của chúng từ khí thải ra do hoạt động núi lửa.
Với hình dạng xoắn ốc giống như vỏ ốc sên, tinh vân phản chiếu này dường như xoắn ốc từ một ngôi sao trung tâm phát sáng trong hình ảnh này của Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA/ESA. Ngôi sao ở trung tâm, được gọi là V1331 Cyg và nằm trong đám mây tối LDN 981 hay phổ biến hơn là Lynds 981 trước đây được định nghĩa là một ngôi sao T Tauri. AT Tauri là một ngôi sao trẻ hoặc Vật thể sao trẻ đang bắt đầu co lại để trở thành một ngôi sao dãy chính tương tự như mặt trời.
Điều làm cho V1331Cyg trở nên đặc biệt là chúng tôi nhìn gần như chính xác vào một trong các cực của nó. Thông thường, tầm nhìn của một ngôi sao trẻ bị che khuất bởi bụi từ đĩa sao và lớp vỏ bao quanh nó. Tuy nhiên, với V1331Cyg, chúng tôi thực sự đang nhìn theo hướng chính xác của một tia phản lực do ngôi sao điều khiển đang quét sạch bụi và cho chúng tôi tầm nhìn tuyệt vời này. Chế độ xem này cung cấp chế độ xem hầu như không bị xáo trộn về ngôi sao và môi trường xung quanh ngay lập tức của nó, cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu nó chi tiết hơn và tìm kiếm các đặc điểm có thể gợi ý sự hình thành của một vật thể có khối lượng rất thấp trong đĩa bao quanh bên ngoài của sao.
Từ đầu đến cuối, phải mất khoảng 10 triệu năm để hình thành mặt trời và các hành tinh từ một đám mây khí đang sụp đổ, và khoảng thời gian này không lâu lắm!!