Những ngôi sao lớn nhất trong dải Ngân Hà, với khối lượng gấp hàng trăm lần Mặt Trời, là một câu hỏi hóc búa đối với các nhà vật lý thiên văn. Theo lý thuyết hiện tại, áp suất bức xạ từ các ngôi sao non trẻ sẽ ngăn chặn sự tăng trưởng của chúng ở khoảng 30 lần khối lượng Mặt Trời. Tuy nhiên, trên thực tế, những ngôi sao khổng lồ vẫn tồn tại.

Sự khó khăn trong việc giải đáp bí ẩn này càng tăng lên bởi môi trường hình thành của chúng, thường bị che khuất bởi lớp bụi và khí dày đặc. Nghiên cứu mới nhất sử dụng kính thiên văn vô tuyến Very Large Array (VLA) để quan sát ngôi sao trẻ HW2 trong vùng hình thành sao Cepheus A, cách chúng ta khoảng 2300 năm ánh sáng.

Phân tích dữ liệu cho thấy sự tồn tại của một đĩa bồi tụ (accretion disk) xung quanh HW2, nơi vật chất xoắn ốc và rơi vào ngôi sao dọc theo các đường từ trường, làm tăng khối lượng của nó. Tuy nhiên, quá trình này không hề đơn giản. Nhiều yếu tố, bao gồm gió sao, tia phản lực và bức xạ, cản trở sự bồi tụ.

Mặc dù các nhà thiên văn biết rằng những ngôi sao khổng lồ cần một lượng vật chất khổng lồ trong đĩa bồi tụ để phát triển, việc quan sát khu vực bên trong đĩa, nơi diễn ra quá trình bồi tụ chính, vẫn là một thách thức lớn. Các nhà khoa học vẫn chưa đạt được sự đồng thuận về cơ chế chính xác cho phép các ngôi sao khổng lồ vượt qua các rào cản và tích lũy khối lượng lớn như vậy. Những nghiên cứu tiếp theo, tập trung vào khu vực bên trong đĩa bồi tụ, sẽ là chìa khóa để giải mã bí ẩn này.

Nghiên cứu về sự hình thành sao khổng lồ, đặc biệt là các sao nằm trong đĩa bồi tụ, luôn là một thách thức do sự thiếu hụt đồng thuận khoa học và những khó khăn trong việc quan sát trực tiếp. Các yêu cầu về tỷ lệ bồi đắp vật chất cực kỳ cao và trữ lượng khí khổng lồ đặt ra nhiều câu hỏi về tính ổn định của đĩa bồi tụ, dễ bị ảnh hưởng bởi phân mảnh cục bộ, tương tác với các thành viên cụm sao lân cận và phản hồi từ sao. Nghiên cứu mới đây, tập trung vào sao HW2, đã sử dụng quan sát từ VLA (Very Large Array) để làm sáng tỏ cơ chế này.

Các nhà nghiên cứu đã tận dụng ưu điểm của amoniac (NH3) như một công cụ thăm dò mạnh mẽ. Đường quang phổ của amoniac, nhạy cảm với nhiệt độ thấp, mật độ cao và chuyển động khí, cho phép họ vẽ bản đồ chi tiết về sự phân bố và vận tốc của khí xung quanh HW2. Phân tích các đường quang phổ amoniac đã tiết lộ một vòng khí khổng lồ với bán kính từ 200 đến 700 AU, nơi khí đang bồi đắp lên HW2 với tỷ lệ 0.002 khối lượng mặt trời mỗi năm - một trong những tỷ lệ cao nhất từng được quan sát.

Những quan sát này cung cấp bằng chứng trực tiếp cho thấy sao khổng lồ có thể hình thành thông qua quá trình bồi đắp vật chất từ đĩa, ít nhất là cho đến khi đạt đến hàng chục khối lượng mặt trời. Sự phù hợp giữa kết quả quan sát và mô phỏng lý thuyết, trong đó khí amoniac gần HW2 sụp đổ gần như ở tốc độ rơi tự do đồng thời quay với vận tốc dưới Kepler, củng cố thêm kết luận này. Ngoài ra, sự bất đối xứng và hỗn loạn trong cấu trúc đĩa cho thấy vai trò tiềm năng của các dòng khí bên ngoài (streamers) trong việc cung cấp vật chất mới cho đĩa bồi tụ.

Tóm lại, nghiên cứu này, nhờ vào độ nhạy và độ phân giải cao của VLA, đã mang lại những hiểu biết chưa từng có về quá trình hình thành sao khổng lồ, đặc biệt là vai trò của đĩa bồi tụ và các dòng khí bên ngoài. Phát hiện này không chỉ giải đáp nhiều câu hỏi về các sao như HW2 mà còn mở ra những hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực này, hứa hẹn những khám phá sâu sắc hơn với các thiết bị quan sát thế hệ tiếp theo.