Tinh vân là một từ tiếng Latinh có nghĩa là "đám mây", nhưng trong ngữ cảnh thiên văn, nó dùng để chỉ bất kỳ thiên thể nào trông giống như đám mây khi nhìn qua kính viễn vọng.
Trong quá khứ, khi kính thiên văn không hiện đại và chưa mạnh như ngày nay, thuật ngữ này dùng để chỉ cả các thiên hà như Andromeda - hàng xóm của chúng ta, và nó thường được gọi là "Tinh vân Andromeda".
Tuy nhiên, với sự tân tiến của kính thiên văn hiện đại, chúng ta biết rằng các thiên hà không hề giống và hoàn toàn không phải là những đám mây, thay vào đó chúng được tạo thành từ hàng tỷ ngôi sao. Điều này có nghĩa là các nhà thiên văn học hiện nay chỉ dùng tên gọi "tinh vân" cho các đám mây "xịn" - gồm khí và bụi - nằm bên trong thiên hà.
Tinh vân nằm ở đâu?
Tinh vân thường được tìm thấy trong không gian giữa các ngôi sao, và còn được gọi là môi trường giữa các vì sao. Trung bình, vùng này chỉ chứa khoảng một nguyên tử trên một cm khối.
Tuy nhiên, ở một số nơi, mật độ có thể cao hơn đáng kể so với mật độ này — đủ cao để có thể nhìn thấy qua kính thiên văn và cũng là một trong những điểm nhận được nhiều sự quan tâm nhất trong lĩnh vực thiên văn học. Trên thực tế, hầu hết những hình ảnh về các tinh vân mà chúng ta biết được ngày nay đều được chụp bởi kính viễn vọng Hubble, chẳng hạn như "Pillars of Creation".
Pillars of Creation.
Theo những dữ liệu được thu thập từ không gian, chúng ta biết được có một số loại tinh vân khác nhau, tùy thuộc vào cách chúng hình thành và thành phần của chúng. Hầu hết các tinh vân chủ yếu được hình thành từ khí, có thể phát sáng bằng ánh sáng của chính nó, tạo ra những hình đầy màu sắc mà chúng ta dường như đã quen thuộc.
Nhưng các tinh vân khác — chẳng hạn như cái gọi là "tinh vân tối" — chúng có thành phần chủ yếu là bụi bẩn vũ trụ, và thay vì phát sáng, bụi này có tác dụng chặn ánh sáng từ các vật thể xa hơn bên ngoài nó.
Mối quan hệ giữa tinh vân và các vì sao
Tinh vân đóng một vai trò quan trọng trong vòng đời của các ngôi sao, cả khi chúng sinh ra và chết đi. Các ngôi sao được sinh ra trong các đám khí dày đặc, bụi và các vật chất khác bên trong tinh vân phát xạ khuếch tán, và những tinh vân dạng này thường được gọi là "vườn ươm sao".
Pillars of Creation được chụp bởi Hubble cũng là một tinh vân thuộc dạng này, ngoài ta còn có tinh vân Orion khá nổi tiếng — bạn có thể đã tự mình nhìn thấy tinh vân này thông qua kính thiên văn dân dụng nếu như biết cách.
Lực chính khi hoạt động ở đây là lực hấp dẫn, nó khiến môi trường liên sao liên tục ngưng tụ thành một tinh vân, và lực hấp dẫn khiến các khối bên trong tinh vân sụp đổ thành các ngôi sao.
Ở cuối vòng đời của một ngôi sao, chúng ta thường bắt gặp một loại tinh vân phát xạ khác. Những ngôi sao như Mặt Trời khi kết thúc cuộc đời của chúng thường sẽ biến thành những ngôi sao lùn trắng. Nhưng trước khi biến thành những ngôi sao lùn trắng, chúng sẽ giải phóng những đám mây khí khổng lồ và tạo thành cái gọi là "tinh vân hành tinh".
Không giống như tinh vân phát xạ khuếch tán, những tinh vân này có hình dáng rõ ràng hơn, thường là hình tròn. Và cũng chính vì điều này mà William Herschel nhà thiên văn học người Anh gốc Đức đã tưởng nhầm rằng chúng là những hành tinh khi ông quan sát chúng lần đầu tiên vào những năm 1780.
Một hình ảnh ngoạn mục từ Hubble cho thấy "vườn ươm sao" khổng lồ trong Tinh vân 30 Doradus.
Tuy nhiên, không phải tất cả các ngôi sao đều kết thúc vòng đời của mình một cách thuận lợi và êm đềm như vậy. Khi một ngôi sao có khối lượng lớn gấp nhiều so với Mặt Trời, thì đến cuối vòng đời của mình, nó sẽ phát nổ như một siêu tân tinh, và các mảnh vỡ văng ra từ vụ nổ đó sẽ tạo thành một loại tinh vân khác được gọi là tàn dư siêu tân tinh. Nổi tiếng nhất trong số này là Tinh vân Con cua Crab Nebula, được các nhà thiên văn Trung Hoa và Ả Rập ghi nhận năm 1054.
Để ghi lại những hình ảnh đầy màu sắc của tinh vân, các kính thiên văn - chẳng hạn như Kính viễn vọng Không gian Hubble và Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) đã sử dụng chính bức xạ hồng ngoại do tinh vân phát ra để ghi lại hình ảnh.
Ánh sáng nhìn thấy do các ngôi sao hình thành trong và xung quanh tinh vân phát ra có thể bị chặn lại bởi các đám mây khí và bụi vũ trụ dày đặc tạo nên tinh vân. Do đó, các nhà khoa học phải tìm kiếm các bước sóng ánh sáng khác được phát ra từ tinh vân, chẳng hạn như bức xạ hồng ngoại.
Sử dụng Máy ảnh hồng ngoại gần (NIRCam) và Dụng cụ hồng ngoại tầm trung (MIRI), JWST đã chụp được một trong những hình ảnh chi tiết nhất của tinh vân. Trong hai hình ảnh trên, JWST đã chụp được các lớp khí và bụi bên trong Tinh vân Vòng phía Nam. Mỗi lớp đã được tạo ra bởi sự trục xuất vật chất vũ trụ khỏi ngôi sao đang chết ở trung tâm.
