Mặt Trời khi "chết" đi sẽ biến thành gì?

Mặt Trời khi "chết" đi sẽ biến thành gì?

Có tới 97% số các ngôi sao trong Dải Ngân hà cuối cùng sẽ biến thành sao lùn trắng. Mặt Trời vẫn còn khoảng 5 tỷ năm nữa trước khi nó trở thành sao lùn trắng và các nhà thiên văn học ước tính sẽ mất thêm 5 tỷ năm sau đó để cuối cùng khi nhiệt độ nó bị giảm xuống và nó sẽ trở thành một quả cầu pha lê.

Sự hóa rắn, hay 'kết tinh' của vật liệu bên trong các sao lùn trắng đã được dự đoán từ 50 năm trước ... nhưng phải đến khi có dữ liệu từ kính thiên văn vũ trụ Gaia của Cơ quan Vũ Trụ Châu Âu ESA, các nhà thiên văn học mới có thể quan sát được đầy đủ các vật thể này với độ chính xác cao để nhìn thấy mô hình tiết lộ quá trình này.

Minh hoạ lõi của sao lùn trắng khi biến thành khối tinh thể đặc. Ảnh: ESA

"Trước đây, chúng tôi chỉ có dữ liệu khoảng cách của vài trăm sao lùn trắng và nhiều trong số chúng ở trong các cụm sao, nơi tất cả chúng đều có cùng độ tuổi", ông Pierre-Emmanuel Tremblay từ Đại học Warwick, Anh, tác giả chính của bài báo mô tả kết quả, được công bố ngày 09/01/2019 trên tạp chí Nature.

"Với Gaia, giờ đây chúng ta có khoảng cách, độ sáng và màu sắc của hàng trăm ngàn sao lùn trắng cho một mẫu có kích thước lớn ở đĩa ngoài của Dải Ngân hà, trải rộng một loạt các khối lượng ban đầu và đủ mọi độ tuổi."

Đó là sự ước tính chính xác khoảng cách đến các ngôi sao này, Gaia đã tạo ra một bước đột phá, cho phép các nhà thiên văn học đánh giá độ sáng thực sự của các ngôi sao với độ chính xác chưa từng có.

Sao lùn trắng là phần còn lại của các ngôi sao cỡ trung bình tương tự Mặt Trời của chúng ta. Một khi những ngôi sao này đã đốt cháy tất cả nhiên liệu hạt nhân trong lõi của chúng, chúng trút bỏ lớp bên ngoài, để lại một lõi nóng bắt đầu hạ nhiệt.

Những tàn dư cực kỳ dày đặc này vẫn phát ra bức xạ nhiệt khi chúng nguội đi và có thể nhìn thấy đối với các nhà thiên văn học như những vật thể khá mờ nhạt. Người ta ước tính rằng có tới 97 phần trăm các ngôi sao trong Dải Ngân Hà cuối cùng sẽ biến thành các sao lùn trắng, trong khi những ngôi sao lớn nhất sẽ trở thành dạng sao neutron hoặc lỗ đen.

Vòng đời của các ngôi sao. Ảnh: ESA

Việc giảm dần nhiệt độ của sao lùn trắng kéo dài hàng tỷ năm. Khi chúng đạt đến nhiệt độ nhất định, vật chất nóng ban đầu bên trong lõi sao bắt đầu kết tinh, trở nên rắn chắc. Quá trình này tương tự như nước lỏng biến thành băng trên Trái Đất ở nhiệt độ 0 độ C, ngoại trừ nhiệt độ mà quá trình hóa rắn này xảy ra ở các sao lùn trắng là cực kỳ cao - khoảng 10 triệu độ C.

Trong nghiên cứu này, các nhà thiên văn học đã phân tích hơn 15000 ứng cử viên các ngôi sao tàn dư còn sót lại trong khoảng 300 năm ánh sáng tới Trái Đất dựa trên sự quan sát của Gaia và có thể thấy những sao lùn trắng kết tinh này là một nhóm khá khác biệt.

Nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình kết tinh này, kéo dài vài tỷ năm, dường như làm chậm quá trình tiến hóa của sao lùn trắng: những ngôi sao đã chết ngừng mờ đi và kết quả là, xuất hiện như trẻ hơn khoảng hai tỷ năm so với thực tế. Điều đó có tác động đến sự hiểu biết của chúng ta về các nhóm sao mà những ngôi sao lùn trắng này là một phần của quá trình đó.

Pier-Emmanuel giải thích: "Các sao lùn trắng thường được sử dụng để xác định niên đại của các quần thể sao như cụm sao, đĩa bên ngoài và quầng sáng trong dải Ngân Hà của chúng ta. Bây giờ chúng ta sẽ phải phát triển các mô hình kết tinh tốt hơn để có được ước tính chính xác hơn về độ tuổi của các hệ thống này."

Không phải tất cả các sao lùn trắng kết tinh với cùng một tốc độ. Nhiều ngôi sao lớn hơn hạ nhiệt nhanh hơn và sẽ đạt đến nhiệt độ mà sự kết tinh xảy ra trong khoảng một tỷ năm. Các sao lùn trắng với khối lượng nhỏ hơn, gần với giai đoạn kết thúc dự kiến của Mặt Trời, nhiệt độ giảm sẽ chậm hơn, có thể cần tới sáu tỷ năm để biến thành những quả cầu rắn.

(Toto - Theo ESA)