1001 thắc mắc: Bên trong ngôi sao đỏ khổng lồ có gì?

Sao khổng lồ đỏ là một ngôi sao đang ở giai đoạn cuối của hành trình tiến hóa. Chúng có đường kính gấp hàng trăm lần Mặt Trời của chúng ta. Phía bên trong lòng những ngôi sao này có gì? Điều bí ẩn này gần đây mới bắt đầu được hé lộ.

1001 thắc mắc: Bên trong ngôi sao đỏ khổng lồ có gì? - 1

Các sao đỏ khổng lồ là các ngôi sao có bán kính lớn gấp hàng trăm lần bán kính Mặt Trời đã cạn kiệt nguồn cung cấp hydro trong lõi và chuyển sang giai đoạn tổng hợp hydro trong một lớp vỏ bên ngoài lõi.

Bởi lõi heli trơ không có nguồn năng lượng riêng, nó thu nhỏ lại và nóng lên, và lực hấp dẫn của nó nén hydro trong lớp ngay phía bên trên, vì thế khiến quá trình tổng hợp diễn ra nhanh hơn. Điều này lại khiến ngôi sao trở nên sáng hơn (từ 1.000 đến 10.000 lần) và lớn ra; mức độ mở rộng của lớp bên ngoài vượt quá mức độ sáng, vì thế khiến nhiệt độ thật giảm xuống.

Một nhóm các nhà nghiên cứu thiên văn đến từ nhiều quốc gia khác nhau đã lần đầu tiên giải thích được điều gì đang diễn ra phía trong một ngôi sao khổng lồ đỏ.

Cụ thể họ khai thác các dữ liệu sóng trên bề mặt của ngôi sao để giải thích những gì đang diễn ra trong lớp sâu hơn.

Hai loại sóng mà các nhà khoa học quan tâm đó là sóng áp lực từ những bất ổn nội bộ của ngôi sao. Sóng này giống như sóng âm thanh bình thường. Loại thứ hai có thể được sử dụng là sóng trọng lực được thúc đẩy bởi sự trôi nổi của các lớp khác nhau trong lòng ngôi sao.

Những ngôi sao khổng lồ đỏ GRB đã được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu chính. Chúng đều ở trong giai đoạn cuối của sự tiến hóa. Bởi quá trình tổng hợp hydro ở bên ngoài lớp vỏ bằng phản ứng nhiệt hạch khiến chúng “sưng lên” nhanh chóng. Chúng có một khí quyển mỏng và bị thổi phồng, một lõi heli dày đặc và bán kính lớp gấp hàng trăm lần so với ngôi sao gốc ban đầu.

Sóng áp lực của nó không thoát ra khỏi lõi, tuy nhiên chúng lại chuyển đổi thành sóng trọng lực. Các sóng này đi qua từng lớp trong lòng ngôi sao và gây ra các dao động theo các mô hình khác nhau. Một trong số các mô hình tương đối đặc biệt làm một mặt ngôi sao sáng hơn trong đó mặt còn lại mờ nhạt hẳn đi gọi là lưỡng cực sáng tối.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện rằng một từ trường mạnh bên trong ngôi sao là nguyên nhân khiến sóng trọng lực bị mắc kẹt lại. Họ gọi đó là “hiệu ứng nhà kính từ tính”. Và điều này khiến hiện tượng lưỡng cực sáng tối của ngôi sao trở nên ít rõ nét hơn.

Sao khổng lồ có phát nổ hay không?

Theo như một công trình mới thì một số ngôi sao khổng lồ có thể không phát nổ như những sao băng. Thay vào đó, các nhà khoa học ước đoán rằng chúng đơn thuần phân rã thành những lỗ đen hoặc nếu phát nổ, chúng sẽ không nghiêm trọng bằng cái chết của các ngôi sao nhỏ hơn.

Tìm thấy nơi sản sinh các ngôi sao trong vũ trụ

Các nhà thiên văn học (thuộc NASA) đã phát hiện ra nơi có thể sản sinh và kiểm soát sự ra đời của một ngôi sao mới. Chúng là một quy trình tự tái tạo gồm các thành phần là lỗ đen, vòi phun và các ngôi sao mới.

Quy trình trên được mô tả chi tiết như sau: Đầu tiên, các vòi phun cao năng lượng phun ra từ lỗ đen làm nóng vòng khí xung quanh nơi này. Việc phun sẽ tác động đến nhiệt độ và tốc độ rơi vào thiên hà của các bụi khí.

“Nếu khó hiểu, bạn có thể lấy một cơn bão làm ví dụ. Khi vòi phun phun khí từ trong ra ngoài thiên hà, một phần bụi khí sẽ giảm nhiệt độ, ngưng tụ thành khối lạnh và rơi ngược trở vào trung tâm thiên hà, tương tự như mưa rơi."' "Các ‘hạt mưa’ sẽ nhanh chóng hạ nhiệt và trở thành những đám mây khí phân tử. Khi kết hợp lại, những ‘đám mây’ này sẽ hình thành nên các ngôi sao”.

Tìm thấy những ngôi sao cổ nhất vũ trụ

Thiên hà cổ được một nhóm các nhà khoa học do tiến sĩ David Dobral, thuộc Đại học Lisbon (Bồ Đào Nha), dẫn đầu phát hiện. Họ sử dụng kính viễn vọng cực lớn (VLT) ở Chile để tìm ra thiên hà cực sáng này và đặt tên cho nó là CR7.

1001 thắc mắc: Bên trong ngôi sao đỏ khổng lồ có gì? - 3

Kính viễn vọng VLT là một tổ hợp gồm 4 kính thiên văn hiện đại được bố trí theo một cấu trúc cố định. Kính do Tổ chức Nghiên cứu vũ trụ châu Âu tại bán cầu Nam (ESO) xây dựng và điều hành, đặt tại sa mạc Atacama miền bắc Chile.

Nhiều ngôi sao trong CR7 hình hành sau vụ nổ Big Bang chỉ vài trăm triệu năm. Các nhà khoa học xếp các ngôi sao này vào loại Population III, tức những ngôi sao nguyên thủy có khối lượng khổng lồ hình thành sau vụ nổ Big Bang. Chúng có thể nặng hơn 300 lần khối lượng mặt trời.

Tại sao các vì sao nhấp nháy?

Như ta đã biết, không khí không phải đứng yên, không khí nóng bốc lên, không khí lạnh lắng xuống, ngoài ra còn có gió thổi.

Nếu có thể nhuộm mầu lên không khí ta sẽ thấy nó luôn luôn cuồn cuộn đủ các sắc màu. Ánh sáng các ngôi sao trước khi đến mắt ta đã phải đi qua các tầng không khí. Vì nhiệt độ và mật độ các khu vực khác nhau, nên không khí luôn chuyển động. Như vậy mức độ bị chiết xạ của tia sáng sẽ khác nhau.

Ánh sáng của các ngôi sao khi đi đến đây đã kinh qua nhiều lần chiết xạ, lúc tụ lúc tán. Chính vì lớp không khí không ổn định chắn ngay trước mặt chúng ta khiến cho ta thấy các ngôi sao như đang nhấp nháy.