Các ngôi sao chết như thế nào?

4,52
1.422

Các ngôi sao bắt đầu cuộc sống khi phản ứng hợp hạch hydro xảy ra bên trong lõi nóng, cô đặc của chúng. Một khi quá trình này khởi động, cuộc chơi cũng bắt đầu.

Lực kéo trọng lực của toàn bộ khối lượng ngôi sao tìm cách nén nó vào một điểm siêu nhỏ, nhưng năng lượng phát ra bởi phản ứng hợp hạch lại đẩy ngược lại, tạo nên một thế cân bằng mong manh có thể tồn tại suốt hàng triệu, hay thậm chí là hàng nghìn tỷ năm.

Tàn tích của một siêu tân tinh.

Những ngôi sao nhỏ sống rất lâu. Bởi kích cỡ nhỏ, chúng không cần nhiều năng lượng để cân bằng lực kéo trọng lực hướng vào trong, do đó chúng chỉ lấy năng lượng từ nguồn dự trữ hydro của mình mà thôi. Thêm nữa, bầu khí quyển của những ngôi sao này liên tục lưu thông, kéo hydro mới từ những lớp khí quyển bên ngoài xuống lõi, nơi nó được dùng làm nhiên liệu cho phản ứng hợp hạch đang tiếp diễn.

Như đã nói ở trên, một ngôi sao lùn đỏ thông thường sẽ đốt hydro trong lõi của nó trong hàng nghìn tỷ năm.

Khi những ngôi sao nhỏ này già đi, chúng dần trở nên sáng hơn cho đến khi đột ngột tắt ngúm, trở thành một khối khí heli và hydro nhàm chán, ì ạch, lượn lờ quanh vũ trụ mà chẳng hề màng đến "thế sự" xung quanh.

Một định mệnh u sầu, nhưng ít nhất vẫn là một đoạn kết yên bình.

Đoạn kết huy hoàng

Khi những ngôi sao lớn trong vũ trụ của chúng ta chết đi, mọi thứ diễn ra bạo tàn hơn nhiều. Bởi kích cỡ khổng lồ, phản ứng hợp hạch trong lõi của chúng cần phải diễn ra nhanh hơn nhiều mới có thể duy trì được thế cân bằng với trọng lực.

Mặc cho nặng hơn rất nhiều so với những người anh em sao lùn đỏ, những ngôi sao lớn có vòng đời ngắn hơn hẳn: chỉ vài triệu năm mà thôi. (Theo hệ số thời gian của ngành thiên văn học, một ngôi sao lớn có thể chỉ tồn tại được...một tuần)

Nhưng khi những ngôi sao lớn ra đi, chúng thể hiện sức mạnh bùng nổ đến mức khiếp đảm. Kích cỡ khổng lồ của chúng đồng nghĩa áp suất trọng trường đủ mạnh để không chỉ hợp hạch hydro mà còn cả heli nữa. Và carbon, oxy, magie, silicon, cùng một loạt các nguyên tố khác trong bảng tuần hoàn được tạo ra bên trong những ngôi sao khổng lồ kia khi chúng đi đến cuối vòng đời.

Nhưng một khi những ngôi sao này hình thành nên một lõi sắt, âm nhạc chấm dứt và buổi tiệc cuối cùng đã đến giờ tàn cuộc.

Tất cả những vật chất xung quanh lõi sắt sẽ nén lại về phía lõi, nhưng phản ứng hợp hạch sắt không sản sinh đủ năng lượng để kháng lại điều đó. Kết quả là lõi co lại thành một khối với mật độ cực lớn, đến mức các electron hoà vào các proton, biến toàn bộ lõi thành một quả banh neutron khổng lồ.

Quả banh neutron này có thể (tạm thời) ngăn cản sự sụp đổ, kích hoạt một vụ nổ siêu tân tinh. Trong một tuần, một siêu tân tinh sẽ phát ra năng lượng nhiều hơn cả năng lượng mà mặt trời của chúng ta phát ra trong suốt quãng đời 10 tỷ năm của nó. Sóng chấn động và vật chất bắn ra trong vụ nổ tạo thành những bong bóng trong vũ trụ, gây rối loạn các tinh vân, và thậm chí là thổi bay các loại vật chất sang nhiều dải thiên hà khác nhau.

Đó là một trong những cảnh tượng hấp dẫn nhất trong toàn vũ trụ. Khi các vụ nổ siêu tân tinh xảy ra trong thái dương hệ của chúng ta, chúng sẽ sáng đến mức có thể thấy được vào ban ngày và thậm chí còn sáng hơn cả trăng tròn ban đêm.

Một ngôi sao đỏ khổng lồ đang rã lớp khí gas bên ngoài để trở thành một ngôi sao lùn trắng.

Màn trình diễn cuối cùng

Những ngôi sao cỡ trung mới là kẻ chịu số phận thảm hại nhất. Kích cỡ của chúng quá lớn để ra đi trong yên lặng, và quá nhỏ không thể tạo nên một vụ nổ siêu tân tinh được, do đó chúng biến thành những con quái vật đáng sợ trước khi nổ tung.

Với những ngôi sao cỡ trung này (bao gồm những ngôi sao như mặt trời của chúng ta), vấn đề là một khi bên trong lõi của chúng hình thành nên một trái banh oxy và carbon, xung quanh nó không còn đủ khối lượng để hợp hạch nó thành một thứ nặng hơn. Vì vậy chúng chỉ xoay một chỗ, trở nên nóng hơn qua từng ngày. Phần còn lại của ngôi sao phản ứng với lõi nóng như hoả ngục, phồng lên và chuyển sang màu đỏ, tạo nên một ngôi sao đỏ khổng lồ. Khi mặt trời của chúng ta biến thành một ngôi sao đỏ khổng lồ, rìa của nó sẽ tiến dến gần quỹ đạo của Trái đất.

Giai đoạn sao đỏ khổng lồ có đặc điểm là độ ổn định kém, và những ngôi sao như mặt trời của chúng ta sẽ liên tục rung chuyển, sụp lở, và phồng lên xẹp xuống - mỗi sự kiện đó sẽ gây nên những cơn gió mang một phần khối lượng của mặt trời rải khắp thái dương hệ.

Trong những khoảnh khắc cuối cùng, một ngôi sao cỡ trung sẽ phun trào vật chất từ lõi để tạo nên một tinh vân sôi sục quay quanh hành tinh, những dải khí gas và bụi mỏng xung quanh phần lõi carbon và oxy ở trung tâm nay đã bị lộ ra. Lõi, sau khi lộ ra, có một tên gọi mới: sao lùn trắng.

Sao lùn trắng sẽ chiếu sáng tinh vân quay quanh hành tinh nói trên, cung cấp năng lượng cho nó trong khoảng 10.000 năm trước khi bản thân trở nên nguội lạnh không thể thực hiện những "màn trình diễn ánh sáng" như vậy nữa.

Dù xinh đẹp và khiến người ta hoang mang khi nhìn qua kính viễn vọng, những tinh vân quay quanh hành tinh là sản phẩm của một cái chết đầy đau đớn của một ngôi sao. Quyến rũ nhưng cũng đầy ám ảnh.

Cập nhật: 29/01/2021 Theo VnExpress