Các ngôi sao khổng lồ được tạo ra từ “vườn ươm sao”

Những ngôi sao mới sinh có thể phát triển trọng lượng lên đến mức gấp 10-100 lần so với mặt trời, nếu chúng được tạo ra trong các “vườn ươm sao” bao quanh bởi rất nhiều ngôi sao già hơn.

“Vườn ươm sao” là cách gọi một đám mây phân tử xung quanh quá trình hình thành các ngôi sao lớn với thành phần chủ yếu là H₂, có khối lượng lớn gấp 1.000 đến 100.000 lần mặt trời hoặc nhỏ hơn vài phần trăm so với mặt trời.

Phát hiện này vừa được công bố trong tạp chí Astrophysical Journal và trên trang web ArXiv.org, giúp giải thích tại sao lại có những ngôi sao nặng gấp tám lần khối lượng mặt trời có thể tồn tại, mặc dù các mô hình thiên văn học cho thấy điều đó là không thể.

“Sự quan sát này có thể vén bức màn về sự hình thành của các ngôi sao lớn nhất đến nay vẫn còn là bí ẩn”, Tiến sĩ River Ingraham, trưởng nhóm nghiên cứu khi còn là một sinh viên chuẩn bị tốt nghiệp tại trường Đại học Toronto cho biết.

Tất cả các ngôi sao được sinh ra trong các đám mây khí phân tử và bụi khổng lồ. Một ngôi sao trẻ đủ nặng sẽ kích hoạt quá trình tổng hợp hạt nhân và làm cho bản thân nó tỏa sáng. Khi đó, chúng bắt đầu tạo ra gió sao.

Những cơn gió sẽ thổi đi bất kỳ khí và bụi còn lại, ngăn ngừa các ngôi sao tiếp tục tích lũy khối lượng, do đó, hạn chế kích thước của chính nó. “Bức xạ trong sự ra đời của các ngôi sao khối lượng lớn là rất mãnh liệt và nó có xu hướng tiêu diệt, đẩy ra xa những nguyên liệu mà nó cần để phải triển hơn nữa”, ông Rivera Ingraham tại Viện nghiên cứu Vật lý thiên thể học và các hành tinh ở Pháp cho biết.

Các ngôi sao lớn nhất được sinh ra được bao quanh bởi những ngôi sao lớn khác tại trung tâm của Westerhout 3.

Rivera Ingraham và các đồng nghiệp đã sử dụng các hình ảnh có độ phân giải cao từ Kính viễn vọng không gian Herschel của Cơ quan vũ trụ châu Âu để nghiên cứu sự hình thành sao trong một đám mây khí và bụi được gọi là Westerhout 3, nằm cách xa trái đất 6.500 năm ánh sáng.

Họ kiểm tra các đám mây ở các bước sóng và hồng ngoại tầm xa, lập bản đồ mật độ bụi và nhiệt độ, tìm kiếm các khu vực mà bụi lạnh dày đặc nhất và được bảo vệ khỏi bức xạ. Đây là những khu vực nơi những ngôi sao mới được sinh ra.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng, khu vực dày đặc nhất của đám mây được bao quanh bởi một chòm sao của các ngôi sao có khối lượng lớn. Họ tin rằng,gió sao từ những ngôi sao ngăn cản khí và bụi đến từ những ngôi sao sơ sinh. Khí và bụi này nếu đến gần sẽ cho phép các ngôi sao tích lũy khối lượng lớn hơn trong một quá trình được gọi là xây dựng hội tụ.

Các nhà nghiên cứu cũng cho biết, việc ngăn chặn hiệu ứng này cũng có thể cung cấp lực nén ban đầu của khí phân tử và đám mây bụi điện cần thiết để đốt cháy các quá trình hình thành sao ở nơi đầu tiên.

Họ cho rằng mỗi thế hệ của những ngôi sao này có thể tạo ra, các điều kiện thích hợp cho thế hệ sau của các ngôi sao phát triển tương đối hoặc thậm chí lớn hơn xung quanh nó, cuối cùng dẫn đến sự hình thành của một cụm hiếm hoi các ngôi sao có khối lượng khổng lồ.

Nhà thiên văn học, tiến sĩ Maria Cunningham, đến từ Đại học New South Wales cho rằng đây là phát hiện “giật mình”. “Chúng tôi đã tìm kiếm những ngôi sao trẻ ở vùng rìa các cụm, không phải là trung tâm”, bà Cunningham nói, “Nhưng đây là bằng chứng cho thấy tuổi hình thành sao giảm dần khi nó gần gũi hơn với trung tâm của một cụm”.

“Nó giải thích tại sao chúng ta thấy các ngôi sao khối lượng lớn được nhóm lại với nhau, và tại sao có quá ít ngôi sao khối lượng lớn so với các ngôi sao khác”, bà Cunningham giải thích, “Nếu các cụm không chỉ cần thiết cho việc tạo ra các ngôi sao, mà còn cho sự hình thành của các ngôi sao lớn, thì điều này sẽ khiến cho tất cả sự khởi đầu này có rất nhiều ý nghĩa”.