Nghiên cứu về sao khổng lồ đỏ có thể giúp các nhà thiên văn học dự đoán những vụ nổ mạnh mẽ nhất trong vũ trụ như siêu tân tinh.
Sao khổng lồ đỏ (RSG) là những ngôi sao lớn nhất trong vũ trụ tính theo thể tích, nhưng khối lượng của chúng chỉ ở mức thấp hoặc trung bình (trong khoảng từ 0,5 đến 9 lần khối lượng Mặt Trời). Nguyên nhân là do các thiên thể này đang ở giai đoạn cuối cùng trong quá trình tiến hóa sao, khiến vật chất trong lõi bị nén chặt, trong khi khí quyển phồng ra và loãng đi.
Khi RSG sụp đổ, chúng tạo ra các vụ nổ khủng khiếp được gọi là siêu tân tinh loại II - sự kiện có thể được quan sát thấy từ cách xa hàng trăm năm ánh sáng bằng kính thiên văn. Mặt trời của chúng ta trong một tương lai xa xôi khoảng 7,59 tỷ năm nữa cũng được cho là có thể trở thành một sao khổng lồ đỏ. Khi đó, nó lớn đến mức "nuốt chửng" quỹ đạo của tất cả các hành tinh phía trong Hệ Mặt trời.
Mô phỏng sao khổng lồ đỏ phát nổ thành siêu tân tinh. (Ảnh: Ruth).
Để nghiên cứu, mô hình hóa và dự đoán khi nào các RSG sụp đổ, các nhà thiên văn học cần đo nhiệt độ của chúng. Tuy nhiên, các phương pháp đo nhiệt độ sao phổ biến hiện nay lại cho kết quả không chính xác đối với RSG do cấu trúc khí quyển phức tạp của loại sao này.
"Để đo nhiệt độ của sao khổng lồ đỏ, chúng ta cần tìm ra những đặc tính quang phổ có thể nhìn thấy mà không bị ảnh hưởng bởi tầng khí quyển bên trên của chúng. Các dấu hiệu hóa học như "vạch hấp thụ" là ứng cử viên lý tưởng, nhưng không có đường nào có thể tiết lộ nhiệt độ của ngôi sao một mình. Tuy nhiên, bằng cách xem xét tỷ lệ của hai vạch hấp thụ khác nhau có liên quan đến sắt, chúng tôi nhận thấy nó có thể cung cấp thông tin về nhiệt độ của RSG", tác giả chính của nghiên cứu Daisuke Taniguchi từ Đại học Tokyo cho biết.
Theo báo cáo trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Taniguchi cùng các cộng sự đã sử dụng một công cụ có tên là WINERED để thu nhận các đặc tính quang phổ của một số sao khổng lồ đỏ. Dựa trên dữ liệu này, họ tính toán các vạch hấp thụ sắt và ước lượng nhiệt độ của các ngôi sao mục tiêu. Cuối cùng, họ sử dụng các phép đo khoảng cách chính xác từ Đài quan sát không gian Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu để thiết lập mối quan hệ nhất quán giữa khoảng cách, độ sáng và nhiệt độ của RSG.
"Chúng ta vẫn còn nhiều điều để tìm hiểu về siêu tân tinh cũng như các vật thể và hiện tượng liên quan. Phương pháp đo nhiệt độ sao khổng lồ đỏ mới này sẽ giúp các nhà thiên văn học khỏa lấp một số khoảng trống", Taniguchi nhấn mạnh.
Nhóm nghiên cứu cho biết thêm rằng Betelgeuse - ngôi sao khổng lồ đỏ sáng thứ 12 trên bầu trời đêm - có thể sụp đổ trở thành siêu tân tinh trong tương lai gần khi nó đã mờ đi nhanh chóng chỉ trong hai năm qua. "Thật tuyệt vời nếu chúng ta có thể dự đoán khi nào thiên thể sụp đổ để trở thành siêu tân tinh. Tôi hy vọng kỹ thuật đo nhiệt độ mới sẽ đóng góp vào nỗ lực này và hơn thế nữa", Taniguchi nói thêm.