Viện vật lý thiên văn Andalucía (IAA-CSIC) ở Tây Ban Nha, phòng thí nghiệm nghiên cứu không gian (LSR) thuộc Đại học Hồng Kông (HKU) cùng một nhóm các nhà khoa học tới từ nhiều quốc gia gồm Argentina, Mexico và Đức đã khám phá ra sự tiến hóa bất thường của ngôi sao trung tâm ở một tinh vân hành tinh trong thiên hà chúng ta. Khám phá đặc biệt này làm sáng tỏ thêm quá trình tiến hóa trong tương lai, và quan trọng hơn là kết cục cuối cùng của Mặt Trời.
Khám phá mới về vật chất ion hóa bao quanh sao lùn trắng trung tâm của tinh vân hành tinh mới này vừa được thông báo trên website của tạo chí Nature Astronomy. Đây cũng là bài báo nghiên cứu thứ 8 mà HKU LSR cùng các đồng nghiệp quốc tế của họ đã công bố trên các tạp chí của Nature từ năm 2017 tới nay.
Nhóm nghiên cứu tin rằng cấu trúc ion hóa ngược của tinh vân này là kết quả từ việc ngôi sao trung tâm đang trải qua một sự kiện "tái sinh", ném vật chất từ bề mặt của nó ra ngoài và gây chấn động vào vật chất của tinh vân.
Các tinh vân hành tinh là những đám mây chứa khí ion hóa tạo thành từ những lớp vỏ giàu hydro của các sao khối lượng thấp và trung bình ở những giai đoạn cuối của chúng. Khi những sao này già đi, chúng thường thổi tung lớp vỏ ngoài, tao thành "gió". Khi ngôi sao chuyển trạng thái từ sao khổng lồ đỏ để trở thành sao lùn trắng, nó trở nên nóng hơn và bắt đầu ion hóa vật chất trong gió bao quanh. Việc này khiến cho vật chất ở gần sao được ion hóa mạnh hơn trong khi vật chất ở xa phía ngoài ion hóa ở mức thấp hơn.
Tinh vân hành tinh được quan sát trong nghiên cứu mới mà chúng ta đang nói tới là HuBi 1, nằm cách Trái Đất khoảng 17.000 năm ánh sáng và là kẻ đi trước Hệ Mặt Trời của chúng ta gần 5 tỷ năm trong quá trình tiến hóa). Tiến sĩ Martín Guerrero và các cộng sự của ông phát hiện ra một thứ ngược với những gì vừa nói trên: Vùng phía trong của HuBi 1 được ion hóa thấp hơn trong khi các vùng ngoài lại ion mạnh hơn. Qua phân tích ngôi sao trung tâm với sự tham gia của những nhà vật lý thiên văn đầu ngành, các tác giả của nghiên cứu thấy rằng ngôi sao này lạnh và giàu kim loại đến đáng ngạc nhiên. Nó đã tiến hóa tới trạng thái này từ tiền thân là một sao có khối lượng chỉ 1,1 lần khối lượng của Mặt Trời.
Các tác giả gợi ý rằng vùng trong của tinh vân đã bị tác động bởi một sóng xung kích gây ra bởi ngôi sao trung tâm khi nó phun trào vật chất một cách bất thường ở cuối giai đoạn tiến hóa. Vật chất của sao đã nguội đi để tạo thành một lớp bụi bọc quanh ngôi sao và che đi ánh sáng của nó, việc đó giải thích tại sao độ sáng quang học của ngôi sao trung tâm giảm đi nhanh chóng trong 50 năm qua. Trong trường hợp không có photon từ sao trung tâm để gây ra ion hóa, phần ngoài của tinh vân bắt đầu đi vào giai đoạn tái tổ hợp (trở lại trạng thái trung hòa). Các tác giả kết luận rằng với việc HuBi 1 từng có khối lượng tương đương Mặt Trời, phát hiện này sẽ mang lại một cái nhìn mới vào tương lai có thể sẽ tới với Hệ Mặt Trời của chúng ta.
Tiến sĩ Xuan Fang, đồng tác giả của nghiên cứu và hiện là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ ở LSR và khoa Vật lý của HKU cho biết khám phá đặc biệt này giải quyết được một câu hỏi đã có từ lâu liên quan tới quá trình tiến hóa của các sao trung tâm giàu kim loại trong các tinh vân hành tinh. Tiến sĩ Fang đã quan sát tiến hóa của HuBi 1 kể từ năm 2014 bằng Kính thiên văn quang học Bắc Âu (NOT) đặt ở Tây Ban Nha, ông là một trong những nhà vật lý thiên văn đầu tiên khám phá ra cấu trúc ion hóa ngược của nó.
Ông nói: "Sau khi chú ý tới cấu trúc ion hóa ngược của HuBi 1 và tính chất khác thường của ngôi sao trung tâm, chúng tôi đã quan sát gần hơn để tìm ra những lí do của việc đó với sự hỗ trợ của những nhà vật lý thiên văn hàng đầu thế giới. Sau đó chúng tôi đã nhận ra rằng mình đã tóm được HuBi 1 ở chính xác thời điểm khi ngôi sao trung tâm của nó trải qua một quá trình "tái sinh" ngắn để trở thành một sao nghèo hydro và giàu kim loại - một quá trình rất hiếm trong tiến hóa của các sao lùn trắng."
Tuy nhiên, Tiến sĩ Fang cho biết khám phá này sẽ không ảnh hưởng gì tới số phận của Trái Đất. Ông nhấn mạnh: "Phát hiện của chúng tôi gợi ý rằng Mặt Trời cũng có thể trải qua một quá trình "tái sinh" khi nó chết ở thời điểm khoảng 5 tỷ năm nữa, nhưng trước đó rất lâu, Trái Đất của chúng ta đã bị Mặt Trời nhấn chìm khi nó trở thành sao khổng lồ đỏ, và sẽ không có sự sống nào tồn tại được khi đó."
Quyền giám đốc của HKU LSR là Giáo sư Quentin Parker tỏ ra đặc biệt hài lòng với những phát hiện của hợp tác quốc tế này. Ông nói: "Tôi rất vui mừng với những đóng góp quan trọng mới này của Tiến sĩ Xuan Fang, người đã đóng vai trò chủ yếu trong khám phá rất khác thường này của dự án quốc tế. Kết quả đáng kinh ngạc này về tiến hóa của sao bổ sung vào nhiều phát hiện khác mà các thành viên của LSR đã có được trong hai năm qua về vật lý thiên văn và nghiên cứu khoa học hành tinh. Nó chứng minh rằng vũ trụ vẫn còn tiếp tục làm chúng ta kinh ngạc. LSR đang có uy tín rất tốt và tiếp tục phát triển trong việc nghiên cứu giai đoạn cuối của tiến hóa sao, vật lý thiên văn năng lượng cao và khoa học hành tinh, tôi trông đợi rằng điều này sẽ tiếp tục."
R.T
Theo Science Daily
Chú thích hình ảnh đầu bài: Bên trái là tinh vân hành tinh HuBi 1 được quan sát trong nghiên cứu mới, trong khi đó bên trái là tinh vân hành tinh Abell39 cách chúng ta khoảng 6.800 năm ánh sáng. Abell39 là một trường hợp điển hình của các tinh vân hành tinh thông thường.
Để hiểu rõ hơn về tiến hóa của các sao, mời đọc bài viết sau: Sao - Cấu tạo và tiến hóa.
