Nhằm nghiên cứu đặc trưng vật lý của quá trình mất mát vật chất từ các sao siêu khổng lồ bao gồm siêu
khổng lồ đỏ VY CMa, siêu khổng lồ vàng IRC+10420 và AFGL 2343; quan sát bức xạ phổ quay trong
vùng sóng vô tuyến của các phân tử như SiO, HCN với độ phân giải không gian cao sử dụng kính thiên
văn giao thoa vô tuyến; tính toán mô phỏng quá trình kích thích phân tử và truyền bức xạ, so sánh với số
liệu quan trắc thiên văn qua đó xác định cấu trúc và các thông số vật lý của vỏ sao cũng như quá trình mất
mát vật chất, nhóm nghiên cứu Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam do ông Đinh
Văn Trung làm chủ nhiệm đã triển khai nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu đặc trưng vật lý của quá trình
mất mát vật chất từ sao siêu khổng lồ”.

Sau 36 tháng (từ 31/01/2015 đến 31/01/2018) triển khai, nhóm nghiên cứu đã đạt các kết quả như sau:
Sao khổng lồ vàng IRC+10420: Các quan sát trong miền quang học bằng kính thiên văn không gian
Hubble cho thấy vỏ sao có cấu trúc rất phức tạp chứng tỏ quá trình mất mát vật chất từ sao khổng lồ xảy ra
không đồng nhất. Nhóm nghiên cứu cùng với KaTat Wong và GS. Jeremy Lim (Đại học Hồng Kông) đã
quan sát bức xạ vô tuyến của vạch phổ quay J=1-0 của phân tử SiO bằng kính thiên văn giao thoa eVLA
với độ phân giải rất cao ~1 giây góc. Kết quả xử lý số liệu cho thấy quá trình mất mát vật chất từ sao khổng
lồ rất phức tạp, không liên tục hay đồng nhất mà xảy ra theo từng đợt. Sự tồn tại của SiO với mật độ tương
đối cao trong vỏ sao cũng cho thấy các phân tử SiO không bị hấp phụ các hạt bụi như thường thấy mà lại
được giải phóng ngược trở lại vỏ sao từ bề mặt của các hạt bụi do các quá trình vật lý như sóng va chạm
hay do nhiệt độ tương đối cao của vỏ sao IRC+10420.
Vỏ sao khổng lồ đỏ AFGL 2343: Từ so sánh giữa tính toán lý thuyết và số liệu quan sát cho thấy mật độ
vật chất trong vỏ sao AFGL 2343 phải cao hơn nhiều lần so với mật độ thu được từ các nghiên cứu trước
đây sử dụng số liệu quan sát vạch phổ quay của CO.
Bức xạ phân tử từ vỏ sao già IRC+10216 (CW Leo): với sự hợp tác nghiên cứu của TS. J.H He (Đài thiên
văn Vân Nam, Trung Quốc) và TS. T.I. Hasegawa (Viện Thiên văn học và Vật lý thiên văn Đài Loan),
nhóm nghiên cứu đề tài đã thực hiện quan sát thiên văn vô tuyến sử dụng kính thiên văn vô tuyến của Đại
học Arizona (Hoa Kỳ) để theo dõi trong thời gian dài (523 ngày) bức xạ phân tử của SiS, HCN và một số
phân tử khác như C3N, SiO, NaCl, CH4, SiC2 trong vùng tần số 254.55 GHz và 266.8 GHz từ vỏ sao
IRC+10216 - CW Leo. Vỏ sao này cũng là nguồn bức xạ hồng ngoại và sóng vô tuyến mạnh nhất trên bầu
trời do vỏ sao được tạo thành từ sự mất mát vật chất với tốc độ rất lớn. Sự biến đổi độ sáng này có sẽ có
ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ của các vạch phổ phân tử trong vỏ sao CW Leo. Qua phân tích cho thấy
các vạch phổ quay của phân tử CH4 và SiC2 cho thấy cường độ và dạng vạch phổ tương đối ổn định theo
thời gian. Nhóm đề tài cho rằng sự thay đổi này là do các vạch phổ của SiS và HCN là bức xạ maser
(tương tự như laser trong miền quang học), tức là có có sự khuếch đại bức xạ do hiện tượng nghịch đảo độ
tích lũy trên các mức năng lượng quay. Sự bất đối xứng rõ nét của các vạch phổ này chứng tỏ chúng được
hình thành trong vùng lõi của vỏ sao, nơi gió sao đang được gia tốc do tương tác giữa bụi và khí dưới tác
dụng của áp suất ánh sáng lên các hạt bụi. Kết quả thú vị này đã cho thấy một hướng nghiên cứu mới ít
được chú ý nhưng có nhiều triển vọng và sẽ cho phép nghiên cứu trực tiếp đặc trưng vật lý và cấu trúc
vùng trung tâm của vỏ sao.
Bức xạ phân tử từ thiên hà khổng lồ dạng elip NGC 1275 (Perseus A): Kết quả quan sát cho thấy bức xạ
CO J=3-2 được phân bố theo các dải mảnh (filaments), hoàn toàn phù hợp với các kết quả quan sát bức xạ
CO J=2-1 đã được nhóm nghiên cứu của GS. J. Lim và chủ nhiệm đề tài công bố trước đây. Phân bố vận

tốc của phân tử CO dọc theo các dải mảnh cho thấy vật chất trong các dải mảnh này đang rơi về vung
trung tâm của thiên hà NGC 1275, phù hợp với dự đoán của mô hình về hiện tượng cooling flow. Để xác
định điều kiện vật lý của khí phân tử trong các filaments, nhóm nghiên cứu đã tiến hành tính toán mô
phỏng rất chi tiết quá trình kích thích và truyền bức xạ của các phân tử CO, HCN, HCO+ trong đó có tính
đến va chạm với điện tử tự do được tạo ra do quá trình ion hóa bới bức xạ tia X mạnh phát ra từ plasma
trong tập hợp thiên hà Perseus A. Đây là điểm khác biệt lớn về điều kiện vật lý của môi trường khí phân tử
trong thiên hà NGC 1275 so với các đám mây phân tử trong dải Ngân hà. Kết quả so sánh giữa tính toán lý
thuyết và thực nghiệm cho thấy khí phân tử phải có nhiệt độ trên 20 K và mật độ tương đối cao từ 102 -
104 cm-3, tức là có nhiệt độ và mật độ cao hơn đáng kể so với các đám mây phân tử trong dải Ngân hà. Do
va chạm với điện tử tự do mà các vạch phổ quay của phân tử HCN, HCO+ cũng có thể được kích thích và
phát bức xạ với cường độ phù hợp với các quan sát trước đây. Mặc dù mật độ khí phân tử tương đối cao
nhưng cho đến nay các quan sát thiên văn đều cho thấy không có bằng chứng nào về quá trình hình thành
sao mới trong thiên hà NGC 1275. Nhóm nghiên cứu cho rằng các khí phân tử trong các dải mảnh -
filament có chuyển động hỗn loạn rất lớn, chống lại quá trình co nén hấp dẫn nên các sao mới khó có thể
được hình thành trực tiếp từ khí phân tử trong các dải mảnh này.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng hệ LIDAR (là kỹ thuật đo đạc khí quyển từ xa sử dụng laser) do nhóm
nghiên cứu phát triển tại Viện Vật lý để đo đạc hệ số khử phân cực của tín hiệu LIDAR từ mây tầng cao
(mây Ci) tại Hà Nội. Kết quả đo đạc cho thấy mây Ci ở độ cao 10 15 km có hệ số khử phân cực của tín
hiệu LIDAR rất lớn, từ 20% tới trên 80%. Kết quả này chứng tỏ thành phần của mây Ci chủ yếu là các tinh
thể băng có hình dạng bất đối xứng lớn (do hạt hình cầu không tạo ra sự khử phân cực khi tán xạ bức xạ
laser).
Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí quốc tế về Vật lý thiên văn rất có uy tín trong danh
mục SCI với chỉ số IF = 5.5 là The Astrophysical Journal và tạp chí vật lý quốc gia Communications in
Physics.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 14801/2018) tại Cục Thông tin
Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.T.T (NASATI)