JWST ghi lại khoảnh khắc thiên thể 450P/LONEOS “thức giấc” như sao chổi

Một thiên thể băng giá ở rất xa có thể đang cho giới thiên văn một cái nhìn hiếm hoi về giai đoạn khởi đầu của hoạt động kiểu sao chổi. Quan sát bằng kính Gemini North và Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) của NASA cho thấy Centaur 450P/LONEOS đã phát triển một coma mở rộng — đám mây khí và bụi bao quanh nhân rắn — khi tiến tới cận nhật vào tháng 8/2024. Thành phần khí nổi bật là carbon dioxide (CO₂), còn mô phỏng quỹ đạo liên hệ sự hoạt động mới này với một lần tiếp cận gần Sao Thổ năm 1992. 320

Gemini và JWST đã nhìn thấy coma mở rộng

Chiến dịch quan sát theo dõi 450P/LONEOS trong giai đoạn 2019–2024. Gemini North ghi nhận đám mây khí bụi quanh nhân rắn của thiên thể lớn dần và sáng hơn khi nó tiến về cận nhật. Coma chính là dấu hiệu quan sát đặc trưng của một sao chổi đang hoạt động. 8

JWST bổ sung bằng chứng về thành phần hóa học lẫn cấu trúc không gian. Quan sát phổ trường tích phân NIRSpec cho thấy bụi quanh 450P có dạng kéo dài, trong khi khí CO₂ phân bố đối xứng hơn. Phổ cũng có các vạch hấp thụ của băng nước trong coma, nhưng không thấy vạch phát xạ của hơi nước hoặc carbon monoxide (CO). 3

Các dữ liệu này phân biệt 450P với một Centaur trơ, chỉ còn nhân rắn lộ thiên: nó thực sự đang giải phóng vật chất ra không gian. Nghiên cứu mô tả mức hoạt động là khiêm tốn, nhưng thời điểm và thành phần của nó đặc biệt đáng chú ý vì 450P vẫn cách Mặt Trời rất xa so với các sao chổi quen thuộc ở vùng trong Hệ Mặt Trời. 3

Lần gặp Sao Thổ năm 1992 đã thay đổi điều kiện nung nóng

Các nhà nghiên cứu lần ngược lịch sử động lực học gần đây của 450P và xác định một lần tiếp cận gần Sao Thổ vào năm 1992. Tương tác hấp dẫn này làm quỹ đạo biến đổi đáng kể: bán trục lớn giảm, đưa thiên thể sang đường đi nhận nhiều bức xạ Mặt Trời hơn. Ở cận nhật, 450P hiện đi vào khoảng cách xấp xỉ quỹ đạo của Sao Mộc. 35

Điểm mấu chốt không phải là nó biến thành sao chổi ngay sau cuộc gặp, mà là sự nung nóng tích lũy theo thời gian. Khi một thiên thể được chuyển vào gần Mặt Trời hơn, nó nhận năng lượng Mặt Trời mạnh hơn qua nhiều vòng quỹ đạo; nhiệt vì thế dần thâm nhập các lớp gần bề mặt. Mô hình quỹ đạo và nhiệt của nhóm nghiên cứu liên hệ hoạt động hiện nay của 450P với môi trường ấm hơn sau năm 1992. 320

Sự thay đổi quỹ đạo hướng vào trong như vậy đôi khi được gọi là một cú “nhảy” quỹ đạo. Các tác giả lưu ý rằng những lần tiếp cận các hành tinh khổng lồ có thể gây ra kiểu thay đổi này, từ đó tạo điều kiện cho chuyển pha vật chất và mất dần các chất dễ bay hơi — những quá trình có thể kích hoạt Centaur. 20

Vì sao CO₂ là lời giải thích thuyết phục nhất

Ràng buộc quan sát rõ nhất đến từ phổ JWST: CO₂ được phát hiện trong coma, còn các vạch phát xạ của hơi nước và CO thì không. 3

Điều này có ý nghĩa vì tại khoảng cách của 450P, năng lượng Mặt Trời không được kỳ vọng đủ để tạo hoạt động do nước thăng hoa mạnh như ở các sao chổi gần Mặt Trời. CO₂ dễ bay hơi hơn, nên có thể tạo dòng khí thoát ra, cuốn bụi khỏi bề mặt và hình thành coma nhìn thấy được. 35

Cơ chế vật lý mà các nhà nghiên cứu đề xuất có liên quan đến băng nước, nhưng băng nước không phải nguồn khí được quan sát trực tiếp:

1. Băng nước vô định hình cổ xưa trong nhân có thể giữ các khí như CO₂.
2. Khi sự dịch chuyển vào trong làm các lớp dưới bề mặt ấm lên, băng vô định hình có thể kết tinh.
3. Quá trình kết tinh giải phóng nhiệt và khí bị giữ lại, cho phép CO₂ thoát ra qua vật chất xốp hoặc các khe nứt.
4. Khí thoát ra có thể cuốn theo bụi, tạo thành coma quan sát được. 3

Đây là cách diễn giải từ mô hình nhiệt dựa trên các quan sát. JWST đo trực tiếp thành phần coma và nhận diện vật liệu băng, nhưng không thể nhìn vào bên trong nhân để quan sát trực tiếp băng vô định hình đang kết tinh. 3

Vì sao 450P là một vật thể chuyển tiếp đáng giá

Centaur là các thiên thể nhỏ băng giá có quỹ đạo động lực học không ổn định trong vùng các hành tinh khổng lồ; sau những lần gặp hành tinh, chúng có thể tiến hóa thành những nhóm thiên thể khác. Với 450P, các nhà thiên văn có thể nối các mắt xích của quá trình này: quỹ đạo bị Sao Thổ làm lệch, bức xạ Mặt Trời tăng lên, chất dễ bay hơi được giải phóng, rồi coma khí-bụi xuất hiện. 320

Điều đó không có nghĩa 450P đã trở thành một sao chổi họ Sao Mộc. Thay vào đó, nó là ứng viên hữu ích để theo dõi một giai đoạn chuyển tiếp sớm hơn: một Centaur vẫn giữ những đặc tính của vật thể thuộc vùng ngoài Hệ Mặt Trời, nhưng đã bắt đầu biểu hiện hoạt động giống sao chổi. Giá trị của nó nằm ở chuỗi diễn biến có thể truy vết tương đối rõ, từ nhiễu loạn quỹ đạo đến kích hoạt vật lý. 320

Nghiên cứu JWST and Gemini Observations of the Active Centaur 450P/LONEOS: Nucleus and Coma Characterizations được công bố trên The Planetary Science Journal vào tháng 6/2026. 2