Bí ẩn về những ngôi sao khổng lồ: Chúng có phát nổ hay không?

Theo như một công trình mới thì một số ngôi sao khổng lồ có thể không phát nổ như những sao băng. Thay vào đó, các nhà khoa học ước đoán rằng chúng đơn thuần phân rã thành những lỗ đen hoặc nếu phát nổ, chúng sẽ không nghiêm trọng bằng cái chết của các ngôi sao nhỏ hơn. Tuy nhiên, lời tuyên bố này lại bị nhiều nhà thiên văn học nghi ngờ.

Các ngôi sao chết như thế nào phụ thuộc vào khối lượng của chúng. Ví dụ như Mặt trời của chúng ta sẽ phồng lên thành một sao đỏ khổng lồ trước khi trở thành sao lùn trắng. Những ngôi sao nặng hơn sẽ nổ thành những vụ nổ sao băng. Phát hiện mới cho rằng những ngôi sao có khối lượng gấp 20-30 lần khối lượng Mặt trời có lẽ sẽ không phát nổ mà xẹp xuống thành những lỗ đen.

Công trình này cũng ước lượng rằng những ngôi sao nhỏ hơn khối lượng Mặt trời khoảng bảy lần rõ ràng là có đủ năng lượng để phát nổ thành sao băng. Nghiên cứu trên một phần dựa vào công trình nghiên cứu ảnh vụ nổ nhiều ngôi sao do kính viễn vọng Hubble chụp. Nhóm nghiên cứu cũng khảo sát sao băng SN2006bc, được chụp khi nó lụi tàn vài tháng sau vụ nổ.

Tìm kiếm tiền thân của sao băng

Các nhà thiên văn thuộc Đại học Queen Belfast ở Bắc Ai-len, do hai nhà thiên văn Stephen J. Smartt và Mark Crockett dẫn đầu, đã xin truy xuất ảnh của SN2006bc như một phần của dự án kéo dài nghiên cứu những ngôi sao khổng lồ phát nổ - sao băng. Chính xác thì loại sao nào sẽ phát nổ và khối lượng nhỏ nhất của một ngôi sao có thể sản sinh ra một sao băng vẫn còn là bí ẩn. NASA và những cơ quan khác thường liệt kê giới hạn khối lượng cho sự hình thành sao băng là tám lần khối lượng Mặt trời.

Là một phần của cuộc tìm kiếm sao tiền thân sao băng trong suốt 10 năm, mỗi lần sao băng được phát hiện trong thiên hà lân cận, Smart và cộng sự bắt đầu tìm kiếm những hình ảnh của Hubble chụp trước đó về cùng một thiên hà để xác định ngôi sao sẽ phát nổ sau này. Thường thì họ sẽ tìm một ngôi sao trong số hàng trăm triệu ngôi sao trong thiên hà. Smart cho rằng điều này cũng giống như ngồi ngày này sang ngày khác nghiên cứu kỹ các băng ghi hình chỉ để tìm một khung hình khả nghi.

Nếu các nhà thiên văn phát hiện ngôi sao tại vị trí của một vụ nổ sau này, họ sẽ có thể tính toán được khối lượng và loại sao dựa vào độ sáng và màu sắc của nó. Vài ngôi sao như thế đã được nhận diện trước khi chúng phát nổ và nhóm của Đại học Queen đã nghiên cứu đặc tính năm trong số những sao này.

Những ngôi sao đỏ siêu khổng lồ có khối lượng gấp 30 lần Mặt trời được cho là sẽ nổ thành sao băng loại II-P, những ngôi sao được hình thành từ sự phân rã nhân sao và các vụ nổ khủng khiếp sau đó. Tuy nhiên, theo phân tích, nhóm phát hiện ra không ngôi sao nào thật lớn từng phát nổ, cho thấy rằng những sao đỏ siêu khổng lồ có khối lượng vào khoảng 18 đến 30 lần Mặt trời có lẽ đã phân rã để tạo thành lỗ đen mà không sinh ra sao băng hoặc một ngôi sao băng mờ nhạt đến mức không quan sát được.

Những phát hiện về sao băng được công bố chi tiết ở buổi họp quốc gia của Cộng đồng thiên văn hoàng gia ở Belfast.

Vụ nổ của một ngôi sao khổng lồ. (Ảnh: pufone.org)

Những tuyên bố bị thổi phồng?

Tuy nhiên, những nhà vật lý thiên thể khác cho rằng những lời tuyên bố trên đã bị cường điệu hóa, đặt ra những câu hỏi về kết quả đánh giá những ngôi sao khổng lồ không nổ thành sao băng.

Theo Adam Riess, nhà vật lý thiên thể tại Đại học John Hopkins và Viện nghiên cứu kính viễn vọng khoa học vũ trụ tại Baltimore, cơ quan điều hành những hoạt động khoa học của Hubble, “Mối lo ngại chính của tôi là liệu họ có đủ số liệu để khẳng định điều trên chưa. Cũng gần như kết luận rằng không thể có nền văn minh nào tiến bộ hơn chúng ta chỉ vì họ chưa tiếp xúc với chúng ta. Một loại lý luận dựa trên sự vắng mặt. Nhưng điều này lại hợp lý.”

Crockett cho biết có thể là những ngôi sao khổng lồ thực sự sinh ra những sao băng nhưng đã biến mất mà họ không kịp quan sát “tuy vậy khi những sự kiện trong mẫu quan sát của chúng tôi gia tăng thì khả năng này lại càng giảm xuống.”

Weidong Li, nhà nghiên cứu thiên văn học tại Đại học California, Berkeley, đồng ý rằng gần như tất cả tiền thân sao băng có khối lượng thấp hơn Mặt trời 25 lần, vì vậy nhiều nhóm nghiên cứu đã đặt câu hỏi về số phận cuối cùng của những ngôi sao cực lớn.

“Tuy nhiên, những ngôi sao cực lớn thường hiếm hơn những ngôi sao lớn, vì vậy sự thực là chúng ta điều tra khoảng một tá tiền thân sao lớn không có nghĩa rằng những ngôi sao lớn hơn khối lượng Mặt trời 25 lần sẽ trở lại thành lỗ đen mà không gây ra vụ nổ sao băng hoặc quá yếu đến mức không quan sát được.”

Thực ra, những sao băng có khả năng là do những ngôi sao cực lớn sinh ra đã từng được quan sát, mặc dù tiền thân của chúng thì chưa (vì những khu vực sao băng chưa được kính viễn vọng Hubble hoặc những kính viễn vọng đặt trên mặt đất khác quan sát). Ông đưa ra sao băng SN2006gy làm ví dụ, ông và các cộng sự đã từng thực hiện một bài nghiên cứu về ngôi sao đó. Li phát biểu với Space.com rằng “Ngôi sao băng này có thể là kết quả một vụ nổ sao băng của một ngôi sao cực lớn, với khối lượng lớn hơn Mặt trời 60 lần.”

Sao băng SN2006bc. (Ảnh: BBC)

Ảnh chụp sao băng SN2006bc của Hubble cho thấy một góc nhìn rõ ràng, sắc nét một phần của thiên hà xoắn ốc NGC 2397. Thiên hà dạng xoắn cổ điển này có những làn bụi nổi bật dọc theo rìa của các vòng xoáy của nó, trong ảnh là những mảng màu tối và các đường hắt bóng ngược lại ánh sáng sao. Độ phân giải của Hubble giúp ích cho việc nghiên cứu từng ngôi sao trong những thiên hà lân cận.

Nằm cách Trái đất gần 60 triệu năm ánh sáng, thiên hà NGC 2397 là loại thiên hà điển hình của phần lớn các dạng xoắn ốc, với đa số sao đỏ, vàng già hơn ở trung tâm trong khi sự hình thành sao vẫn diễn ra ở các đường xoắn ngoài, màu xanh hơn. Sao sáng nhất trong những ngôi sao xanh trẻ có thể được quan sát từ góc chụp độ phân giải cao do máy ảnh tối tân dành cho nghiên cứu của Hubble chụp (ACS)

Hình ảnh này được chụp vào ngày 14 tháng 09 năm 2006 bằng ACS.