Những 'ma cà rồng' ẩn mình trong vũ trụ

Sao xanh lang thang ra đời khi một ngôi sao trong hệ sao nhị phân hút vật chất từ ngôi sao còn lại để phình to. Ảnh: NASA/ESA.

Theo Discovery News, nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học Wisconsin - Madison, Mỹ, công bố gần đây trên tạp chí Vật lý thiên văn làm rõ bản chất ký sinh thật sự của những ngôi sao ma cà rồng.

Sự ra đời của ngôi sao bắt đầu khi những đám mây khí đậm đặc giữa các ngôi sao khác tan vỡ dưới tác động của lực hấp dẫn. Những đám mây này thường có đủ hydro để hình thành nhiều ngôi sao như một vườn ươm. Khi phản ứng tổng hợp được kích hoạt trong lõi của những mầm sao, các ngôi sao phát triển với tốc độ gần như nhau và hình thành một cụm sao.

Theo thời gian, nguồn hydro dần cạn kiệt và các ngôi sao già đi. Cuối cùng, chúng sẽ chết như một siêu tân tinh (sụp đổ vào tâm dưới tác động của trọng lực đến một mật độ và áp suất nhất định gây ra vụ nổ). Nếu có khối lượng tương tự Mặt Trời, chúng sẽ phình to thành sao khổng lồ đỏ, cuối cùng đốt hết phần lớn năng lượng plasma, trở thành một lõi trơ cô đặc dần dưới tác dụng của trọng lực, gọi là sao lùn trắng.

Các nhà thiên văn có thể theo dõi quá trình trưởng thành một chuỗi sao chính của bằng cách đo độ sáng so với màu sắc của nó. Thông qua áp dụng biểu đồ Hertzsprung Russell, họ có thể thu được thông tin về khối lượng, nhiệt độ và độ tuổi của các sao. Về cơ bản, những ngôi sao trẻ thường sáng, có màu xanh và nóng trong khi những ngôi sao già hơn thường mờ, màu đỏ và lạnh.

Mô hình tiến hóa trở nên phức tạp khi các nhà khoa học quan sát một số cụm sao khá già có chứa những sao trẻ bất thường. Những ngôi sao trẻ màu xanh này thông thường không thể xuất hiện trong quần thể sao già màu đỏ. Ngoài ra, quanh chúng không có những đám mây khí lơ lửng, khiến cho sự tồn tại của những ngôi sao xanh lang thang sáng rực rỡ bên các sao già càng bí ẩn.

Các nhà nghiên cứu nghi ngờ sao xanh lang thang không phải ở hình hài nguyên gốc, mà đã trẻ hóa. Nói cách khác, chúng là những ngôi sao già biết cách làm chậm quá trình tiến hóa tự nhiên và thậm chí quay ngược thời gian tiến hóa của vũ trụ.

Đa số các ngôi sao trong dải ngân hà không cô độc như Mặt Trời. Khoảng một nửa các ngôi sao hình thành liên kết trọng lực cự ly gần từ khi ra đời, tạo ra hệ sao nhị phân, nơi mỗi ngôi sao phát triển trong trường trọng lực của một ngôi sao khác. Một nửa hệ sao nhị phân có quỹ đạo gần nhau đến mức vật chất có thể đi từ sao này sang sao kia dễ dàng. Trường hấp dẫn của ngôi sao lớn hơn có thể đánh cắp plasma siêu nóng từ ngôi sao nhỏ. Đôi khi quỹ đạo của hệ sao nhị phân co lại khiến hai ngôi sao hợp nhất làm một.

Khi sáp nhập, hai ngôi sao va chạm với nhau để tạo thành một ngôi sao trẻ lớn hơn có màu xanh sáng. Trong nghiên cứu mới, các nhà thiên văn tập trung vào sự phát xạ của sao xanh lang thang giúp chỉ ra nó là sao ma cà rồng.

Qua quan sát từ kính viễn vọng không gian Hubble, các nhà nghiên cứu đứng đầu là Robert Mathieu ở Đại học Wisconsin - Madison, phát hiện bức xạ từ một sao xanh lang thang chứa thông tin về quá khứ ký sinh của nó. Ngôi sao họ quan sát cách Trái Đất khoảng 5.500 năm ánh sáng và thoạt đầu nó dường như là ngôi sao đơn lẻ. Sau khi phân tích kỹ phổ phát xạ, các nhà khoa học nhận thấy thực chất đây là hệ sao nhị phân. Ngôi sao anh em nhỏ bé của nó là một sao lùn trắng cổ đại.

Từ hiểu biết về hệ sao nhị phân có quỹ đạo gần nhau, có thể ngôi sao xanh lang thang có khối lượng lớn hơn bắt đầu "hút" năng lượng plasma của ngôi sao còn lại, tăng dần khối lượng riêng của nó, trở thành ngôi sao trẻ hơn và nóng hơn. Cuối cùng, ngôi sao "nạn nhân" chỉ còn là một sao lùn trắng nhỏ xíu mất hết năng lượng giống như bộ xương hóa thạch.

Bản chất vật lý đằng sau sự tương tác qua lại của hệ sao nhị phân và sự hiện diện của các sao xanh lang thang là phần quan trọng tạo nên hiểu biết về sự tiến hóa của các ngôi sao chiếm 25% tổng số sao trong dải ngân hà. Nghiên cứu cho thấy một số ngôi sao trong số đó không thực sự trẻ như vẻ ngoài.