Hé lộ về ngôi sao Nặng nhất, Sáng nhất, Nóng nhất từng được biết đến trong vũ trụ

by X Công Nghệ

Thiên hà Milky Way với hàng triệu ngôi sao hoạt động xoay quanh lõi thiên hà là một siêu hố đen Sagittarius A*. Có rất nhiều giả thuyết đã được đưa ra về việc một hố đen cấp thiên hà đã được tạo hoá hình thành như thế nào. Đó có phải là sự sụp đổ của một ngôi sao siêu lớn hay là kết quả của quá trình sáp nhập nhiều hố đen? Đến nay, những bí mật ấy vẫn đang còn bỏ ngỏ.

Con người vẫn tiếp tục theo dõi những bước chân của những kẻ khổng lồ ngoại lai để đi tìm câu trả lời cho chính mình. Một trong những quan sát ấy là ngôi sao R136a1. Nhờ hệ thống quan sát thiên văn tiên tiến, mới đây các nhà nghiên cứu đã bắt đầu cuộc hành trình xác định chính xác hơn về khối lượng của nó.

R136a1 là tên viết tắt của RMC 136a1, một ngôi sao sáng gấp 6,2 triệu lần độ sáng của Mặt trời và có tuổi đời khoảng 1,7 triệu năm. R136a1 cũng có độ nóng thuộc hàng top mà giới khoa học biết đến, với nhiệt độ đến 46.000 độ C. Nó là một ngôi sao Wolf–Rayet ở trung tâm của cụm sao R136 thuộc Tinh vân Tarantula.

Hình ảnh ngôi sao R136a1 chụp bằng kính viễn vọng Gemini South.

Vì những bụi khí vũ trụ dày đặc và hoạt động quấy nhiễu bước sóng mạnh của từ trường nên độ sáng của R136a1 đã bị giảm đi 10.000 lần và mới được kính thiên văn Gemini South chụp lại gần đây. Nó nổi tiếng trong giới khoa học là ngôi sao nặng nhất và sáng nhất cho tới thời điểm hiện tại.

Ban đầu, khối lượng khổng lồ của R136a1 được ước tính gấp từ 250 – 320 lần Mặt Trời. Đây là một ngôi sao già và đang trong giai đoạn cháy sáng hết mức ở cuối đời. Tuy nhiên, các đo đạc mới nhất chỉ ra rằng khối lượng của ngôi sao này có thể chỉ gấp 150 – 230 lần Mặt Trời. Dù vậy, R136a1 vẫn là kẻ khổng lồ vĩ đại nhất mà con người từng khám phá.

Dải thiên hà Milky Way là một khu vực tập trung các cụm sao thưa dần từ trung tâm ra tới rìa thiên hà. Chúng ta – Trái Đất và Thái Dương hệ đều là những kẻ du mục lang thang ở ngoại thành mới số lượng hành tinh ít ỏi và cách xa nhau. Nhưng tại trung tâm thiên hà, nơi lò “ươm sao” trong thiên hà tồn tại hay còn gọi là Đám mây Magellan Lớn, số lượng sao dày đặc và tập trung rất nhiều thiên thể có vẻ còn lớn hơn sự tồn tại của R136a1.

Cho đến nay, những nỗ lực của con người vẫn tập trung vào việc giải trừ đám bụi khí (có vẻ như để hình thành ra các ngôi sao mới) để khám phá bên trong trung tâm thiên hà Milky Way. Các tính toán gần đây nhất đã mang lại nhiều bất ngờ cho giới khoa học.

Venu Kalari ở Đài quan sát Gemini là một nhà thiên văn học và vật lý thiên văn đã quan sát sự xuất hiện và đo đạc trọng lượng ngôi sao R136a1 suốt nhiều năm cho biết: “Kết quả nghiên cứu cho thấy ngôi sao nặng nhất mà chúng ta biết hiện nay không nặng như chúng ta nghĩ. Điều này chỉ ra khoảng giới hạn của kích thước sao có thể nhỏ hơn suy đoán trước đây”. Các nhà khoa học có thể giới hạn lại khoảng trọng lượng sao cho các khám phá sao nhờ vào kinh nghiệm nghiên cứu ước tính sai lệch trên R136a1.

Mô phỏng của ngôi sao R136a1 lớn nhất trong vũ trụ từng được con người biết đến.

Nhờ giải trừ được một phần sự gây nhiễu của các đám bụi khí, giờ đây các kính viễn vọng không gian đã có những thông số chính xác và những bức ảnh rõ nét hơn về R136a1. Toàn bộ các đo đạc được chuyển giao cho Kalar và đội nhóm của cô. Cấu tạo của thiết bị Zorro trên kính viễn vọng Gemini South cho phép các nhà khoa học tính toán ra được trọng lượng của R136a1 chỉ lớn hơn gấp 196 lần so với Mặt Trời, R136a2 chỉ lớn hơn gấp 151 lần Mặt Trời và R136a3 chỉ lớn hơn 155 lần Mặt Trời.

Trong vũ trụ, khối lượng của các ngôi sao phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có vật liệu cấu tạo nên lõi. Những ngôi sao cháy sáng nhờ khí Heli từ quá trình tổng hợp hidro sẽ nhẹ hơn nhiều so với những thiên thể khổng lồ có lõi sắt hoặc kẽm,… Chúng ta vẫn chưa biết được tất cả những vật chất trắng của một ngôi sao đã biến đi đâu sau khi chúng sụp đổ và hình thành nên các hố đen lớn nhỏ trong vũ trụ rộng lớn.

Quá trình lụi tàn bắt đầu khi ngôi sao cạn kiệt năng lượng do nó đã không còn nguyên liệu để đốt cháy, cơ thể của nó bắt đầu trương phình và bành trướng, gặm nuốt tất cả những vật thể xấu số trên đường đi. Cuối cùng, khi nó không còn sức để lan rộng, ngôi sao già sẽ phát nổ như một quả bóng bay bị bơm căng hơi, phát ra một luồng sáng và bước sóng năng lượng vũ trụ cực mạnh. Người ta gọi sự kiện đó là vụ nổ siêu tân tinh.

Trên Trái Đất cũng đã từng quan sát được vụ nổ lớn này từ một ngôi sao cách không xa Hệ Mặt Trời. Lịch sử ghi lại nó đã phát sáng mười ngày đêm trước đi biến mất hoàn toàn trên bầu trời Trái Đất. Tuy nhiên, không phải ngôi sao nào cũng có đủ khả năng hình thành nên sự kiện siêu tân tinh. Chỉ có những thiên thể đạt trọng lượng lớn, gấp khoảng 130 lần Mặt Trời mới có khả năng phát nổ thành hiện tượng siêu tân tinh rồi tập trung vật chất tối lại thành hố đen vũ trụ.

Quá trình xảy ra các vụ nổ dữ dội sẽ tạo nên những nguyên tố nặng trong đêm đen của vũ trụ vô tận. Việc hình thành nên các ngôi sao mới có thể là bước khởi đầu để tạo ra các nguyên tố như đồng, kẽm, sắt,… Tuy nhiên, những nguyên tố nặng hơn như vàng, bạch kim chỉ xuất hiện sau khi hai thiên thể cực lớn va chạm với nhau hoặc sau một vụ nổ siêu tân tinh. Những nguyên tố nặng cần một lượng vật chất khổng lồ và nguồn nhiệt siêu lớn để hình thành.

Quá trình xác định trọng lượng của các ngôi sao già cỗi khổng lồ như R136a3 sẽ góp phần giúp các nhà khoa học dự báo chính xác các sự kiện thiên văn và đi tìm câu trả lời cho nhiều loại vật chất của vũ trụ. Nếu thật sự có quá ít các ngôi sao có khối lượng lớn, chúng ta cần xem xét lại sự đóng góp to lớn của các vụ nổ siêu tân tinh trong việc góp phần hình thành nguyên tố nặng ngoài vũ trụ.

Việc xác định được chính xác trọng lượng của ngôi sao khổng lồ R136a3 mới là bước đầu tiên trong quá trình khám phá của loài người. Tiếp nối thành công này, các nhà khoa học sẽ kết hợp nhiều nguồn dữ liệu quan sát để có những kết luận sâu sắc hơn.

Xem Thêm