Quan điểm phổ biến rằng sao lùn trăng là các sao trơ và mờ dần một cách chậm chạp vừa bị thách thức bởi những quan sát từ kính thiên văn không gian Hubble của NASA/ESA. Một nhóm các nhà thiên văn quốc tế đã tìm thấy bằng chứng đầu tiên cho thấy các sao lùn trắng có thể làm chậm tốc độ lão hóa bằng việc đốt cháy hydro trên bề mặt của chúng.
“Chúng tôi đã tìm thấy bằng chứng quan sát đầu tiên cho thấy các sao lùn trắng có thể vẫn đang trải qua hoạt động nhiệt hạch ổn định”. Jianxing Chen – người dẫn đầu nghiên cứu này tới từ đại học Bologna và Viện Vật lý Thiên văn Quốc gia Ý – giải thích. “Điều này khá bất ngờ vì nó trái ngược với những gì người ta thường nghĩ”.
Sao lùn trắng là những sao nguội dần chậm chạp đã mất đi lớp vỏ ngoài trong giai đoạn cuối của cuộc đời. Chúng là những thiên thể phổ biến trong vũ trụ; khoảng 98% các sao trong vũ trụ cuối đời sẽ trở thành sao lùn trắng, trong đó có cả Mặt Trời của chúng ta. Nghiên cứu các giai đoạn nguội lạnh này không những giúp các nhà thiên văn hiểu rõ sao lùn trắng mà còn cả các giai đoạn trước đó của chúng.
Để khám phá ra cơ sở vật lý cho sự tiến hóa của sao lùn trắng, các nhà thiên văn đã so sánh các sao lùn trắng nguội đi trong hai tập hợp sao khổng lồ là hai cụm sao cầu M3 và M13. Hai cụm này có chung nhiều tính chất vật lý như độ tuổi và tính kim loại nhưng số lượng sao sẽ trở thành sao lùn trắng vào cuối đời thì khác nhau. Đặc biệt, màu sắc tổng thể của các sao ở giai đoạn tiến hóa “Nhánh Ngang” có màu xanh hơn trong cụm M13 cho thấy trong cụm chứa nhiều sao nóng hơn. Điều này khiến cho M3 và M13 cùng trở thành một phòng thí nghiệm tự nhiên hoàn hảo để kiểm chứng xem số lượng sao lùn trắng khác nhau nguội đi như thế nào.
“Chất lượng tuyệt vời của các quan sát bằng kính Hubble đã cung cấp cho chúng tôi cái nhìn đầy đủ về các dân số sao của hai cụm sao cầu này”. Chen tiếp tục. “Điều này thực sự đã cho phép chúng tôi đối chiếu cách thức mà các sao tiến hóa trong M3 và M13.”
Sử dụng máy ảnh trường rộng số 3 của Hubble, nhóm nghiên cứu đã quan sát M3 và M13 ở các bước sóng cận tử ngoại, điều này cho phép họ đối chiếu hơn 700 sao lùn trắng trong hai cụm. Họ phát hiện rằng M3 chứa các sao lùn trắng chuẩn, tức các sao chỉ đơn giản là đang làm mát lõi sao. Mặt khác, M13 chứa hai loại sao lùn trắng: sao lùn trắng chuẩn và những sao đã cố gắng giữ được lớp vỏ hydro bên ngoài để chúng cháy lâu hơn và do đó nguội đi chậm hơn.
Đối chiếu kết quả với các mô phỏng máy tính về quá trình tiến hóa sao ở M13, các nhà nghiên cứu có thể chỉ ra rằng khoảng 70% sao lùn trắng ở M13 đang đốt cháy hydro trên bề mặt nhằm làm chậm tốc độ nguội đi của chúng.
Khám phá này có thể mang lại hiệu quả mới trong việc các nhà thiên văn đo tuổi của các sao trong Milky Way. Sự tiến hóa của sao lùn trắng trước đây đã được mô phỏng như một quá trình nguội lạnh có thể dự đoán được. Mối quan hệ tương đối đơn giản này giữa tuổi và nhiệt độ đã khiến các nhà thiên văn sử dụng tốc độ nguội đi của sao lùn trắng như một đồng hồ tự nhiên để xác định tuổi của các cụm sao, nhất là là các cụm sao mở và cụm sao cầu. Tuy nhiên, sao lùn trắng đốt cháy hydro có thể khiến ước tính tuổi này không chính xác với sai số lên tới 1 tỷ năm.
“Khám phá của chúng tôi khiến định nghĩa về sao lùn trắng trở nên khó khăn. Khi chúng tôi xem xét một quan điểm mới về cách thức mà các sao già đi”. Francesco Ferraro – điều phối viên của nghiên cứu này cũng tới từ đại học Bologna và Viện Vật lý Thiên văn Quốc gia Ý – cho biết: “Chúng tôi hiện đang nghiên cứu các cụm sao khác tương tự như M13 để liên kết thêm các điều kiện thúc đẩy các sao giữ lại lớp vỏ hydro mỏng cho phép chúng lão hóa chậm.”
Nghiên cứu được công bố trên Nature Astronomy.
Hồng Anh
Theo Phys.org
