Mặt trời có thể biến thành hố đen "nuốt" Trái đất không?

Mặt trời có khả năng hủy diệt Trái đất trong vài tỷ năm tới, nhưng không phải do biến thành hố đen.

Khoảng 5 tỷ năm nữa, Mặt trời sẽ đi tới cuối giai đoạn đốt nhiên liệu hạt nhân và không thể chống đỡ với lực hấp dẫn của chính mình. Các lớp bên ngoài của ngôi sao này sẽ phình ra - một quá trình có thể hủy diệt Trái đất - trong khi lõi sụp đổ thành trạng thái cực kỳ đặc, để lại tàn dư sao. Nếu sự suy sụp hấp dẫn của lõi sao hoàn tất, tàn dư của sao sẽ là một hố đen - vùng không-thời gian có ảnh hưởng hấp dẫn lớn đến mức ánh sáng cũng không thể thoát ra.

Mô phỏng hố đen ngoài vũ trụ. (Ảnh: ESA/Hubble/Digitized Sky Survey/Nick Risinger/N. Bartmann).

Tuy nhiên, Mặt trời sẽ không trở thành hố đen. "Rất đơn giản: Mặt trời không đủ nặng để trở thành hố đen", Xavier Calmet, chuyên gia về hố đen, giáo sư vật lý tại Đại học Sussex (Anh), cho biết.

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc một ngôi sao có thể trở thành hố đen hay không, bao gồm thành phần cấu tạo, chuyển động xoay, quá trình tiến hóa, nhưng yêu cầu chính là khối lượng phù hợp. "Những ngôi sao với khối lượng ban đầu lớn gấp 20 - 25 lần Mặt trời có tiềm năng trải qua sự sụp đổ hấp dẫn cần thiết để tạo thành hố đen", Calmet nói.

J. Robert Oppenheimer cùng đồng nghiệp là những người đầu tiên tính toán ra ngưỡng này, gọi là giới hạn Tolman-Oppenheimer-Volkoff. Hiện tại, các nhà khoa học cho rằng một ngôi sao sắp chết phải để lại lõi sao có khối lượng gấp khoảng 2 - 3 lần khối lượng Mặt trời để tạo ra hố đen.

Khi một ngôi sao cạn kiệt nhiên liệu hạt nhân trong lõi, phản ứng tổng hợp hạt nhân từ hydro thành heli vẫn diễn ra ở các lớp ngoài. Vì vậy, khi lõi sụp đổ, các lớp ngoài phình rộng ra và ngôi sao bước vào giai đoạn sao khổng lồ đỏ.

Khi Mặt trời trở thành sao khổng lồ đỏ trong khoảng 6 tỷ năm nữa (nghĩa là một tỷ năm sau khi cạn kiệt hydro trong lõi), nó sẽ phình rộng tới khoảng quỹ đạo sao Hỏa, nuốt chửng các hành tinh phía bên trong, có thể bao gồm cả Trái đất. Các lớp ngoài của sao khổng lồ đỏ sẽ nguội dần qua thời gian và lan rộng ra, tạo thành tinh vân hành tinh xung quanh phần lõi cháy âm ỉ của Mặt trời.

Những ngôi sao khổng lồ tạo thành hố đen phải trải qua vài giai đoạn sụp đổ và giãn nở như vậy, mỗi lần lại mất thêm khối lượng. Nguyên nhân là với áp suất và nhiệt độ cao, các ngôi sao có thể tổng hợp những nguyên tố nặng hơn. Quá trình đó tiếp diễn cho đến khi lõi sao làm bằng sắt, nguyên tố nặng nhất mà một ngôi sao có thể tạo ra, và ngôi sao đó phát nổ thành siêu tân tinh, mất thêm một phần khối lượng.

Theo NASA, các hố đen sao điển hình (loại hố đen nhỏ nhất mà giới thiên văn quan sát được) nặng gấp 3 - 10 lần Mặt trời, và con số này có thể lên tới 100 lần. Hố đen sẽ trở nên nặng hơn khi nuốt khí bụi xung quanh, thậm chí nuốt cả ngôi sao đồng hành nếu nó từng nằm trong một hệ sao đôi.

Mặt trời sẽ không bao giờ đạt tới giai đoạn tổng hợp sắt. Thay vào đó, nó sẽ trở thành sao lùn trắng, một ngôi sao đặc với kích thước tương đương Trái đất, theo Calmet. Do đó, Trái đất sẽ không trải qua sự kinh hoàng khi bị hố đen nuốt chửng.

Cập nhật: 08/09/2023 VnExpress