Các nhà khoa học hào hứng với ngôi sao đặc biệt có khả năng “hút máu” từ ngôi sao đồng hành
Các nhà thiên văn học vừa khám phá ra “mắt xích còn thiếu” kết nối cái chết của những ngôi sao giống Mặt trời với sự ra đời của các tàn dư sao lùn trắng. Đó chính là một sao lùn trắng được mệnh danh là “ma cà rồng tuổi teen”.
Tuy nhiên, loài ma cà rồng này không quan tâm đến máu chảy trong huyết quản con người. Sao lùn trắng có tên gọi Gaia22ayj, cách Trái đất khoảng 8.150 năm ánh sáng, đang tham lam “nuốt chửng” plasma sao từ một ngôi sao đồng hành.
Nhóm nghiên cứu đã quan sát sao lùn trắng này bằng Thiết bị Zwicky Transient Facility (ZTF) tại Đài quan sát Palomar ở California. Các nhà khoa học đã quét bầu trời đêm trên Bán cầu Bắc, săn lùng những “thiên thể biến đổi” – các vật thể thiên văn đang trải qua sự thay đổi nhanh chóng.
Từ nhầm lẫn đến khám phá đột phá
Ban đầu, Gaia22ayj thu hút sự chú ý của các nhà thiên văn học với tín hiệu xung động nhanh chóng. Điều này khiến nó được phân loại là hệ sao đôi lùn trắng tách rời – hai sao lùn trắng quay quanh nhau.
Tuy nhiên, lý thuyết này không khớp với các quan sát tiếp theo về Gaia22ayj. Kết quả cho thấy đây là một trong những vật thể xung động cực đoan nhất từng được quan sát, tăng độ sáng lên 700% chỉ trong khoảng thời gian 2 phút.
Thực tế, Gaia22ayj là một sao lùn trắng đang “ăn thịt” ngôi sao đồng hành. Hệ sao đôi này đang ở giai đoạn hiếm hoi và ngắn ngủi trong vòng đời (hay đúng hơn là vòng chết) của nó.
Hiểu về cái chết của các ngôi sao
Các ngôi sao chết sau khi sử dụng hết nhiên liệu cần thiết cho phản ứng tổng hợp hạt nhân. Loại cái chết và “kiếp sau” mà chúng trải qua phụ thuộc vào khối lượng.
Những ngôi sao có khối lượng trên tám lần Mặt trời sẽ chết trong các vụ nổ siêu tân tinh dữ dội, sau đó trở thành sao neutron có mật độ cao hoặc lỗ đen. Những ngôi sao có khối lượng gần bằng Mặt trời không “nổ tung”, mà trải qua quá trình biến đổi êm dịu hơn thành sao lùn trắng.
Mặt trời của chúng ta sẽ trải qua sự biến đổi này trong khoảng sáu tỷ năm nữa. Nó sẽ loại bỏ phần lớn khối lượng trong giai đoạn sao khổng lồ đỏ phình to, cuối cùng tắt lịm như một “than hồng sao” âm ỉ.
Tuy nhiên, khoảng một nửa số ngôi sao có khối lượng tương tự Mặt trời có ngôi sao đồng hành nhị phân. Nếu các ngôi sao đồng hành đến quá gần, sao lùn trắng có thể có được “luồng sống thứ hai” bằng cách lột trần vật chất sao từ chúng. Quá trình truyền khối lượng như ma cà rồng này chính xác là điều đang xảy ra giữa sao lùn trắng Gaia22ayj và ngôi sao đồng hành của nó.
Mắt xích còn thiếu được tìm thấy
Tony Rodriguez, sinh viên cao học tại Nhóm Sao ZTF của Viện Công nghệ California, đã đặt câu hỏi về lý do đường cong ánh sáng có hình dạng như vậy. Sau khi thu thập thêm dữ liệu, Rodriguez và các đồng nghiệp nhận ra rằng Gaia22ayj có thể là sao lùn trắng được quay quanh bởi một ngôi sao “bình thường” khối lượng thấp, không phải sao lùn trắng thứ hai.
Họ cũng xác định rằng Gaia22ayj có từ tính cao, với thành phần sao lùn trắng quay với tốc độ nhanh. Điều này gợi nhớ đến pulsar sao lùn trắng – một ngôi sao chết có từ tính cao, quét bức xạ điện từ khắp vũ trụ khi quay, như một ngọn hải đăng vũ trụ.
Nhóm nghiên cứu cuối cùng kết luận rằng Gaia22ayj là mắt xích còn thiếu trong vòng đời của các pulsar sao lùn trắng – một giai đoạn đầu hiếm hoi và ngắn ngủi của những vật thể này.
“Chúng tôi đã thấy hai hệ thống sơ sinh, các sao lùn trắng trong hệ sao đôi có vòng quay nhanh tạo ra từ trường mạnh. Chúng tôi cũng đã thấy nhiều hệ thống trưởng thành nơi sao lùn trắng quay rất chậm”, Rodriguez cho biết.
“Nhưng đây là ngôi sao đầu tiên chúng tôi thấy đang ở giữa giai đoạn ‘tuổi teen’, khi nó đã thiết lập từ trường mạnh và mới bắt đầu hút vật chất từ ngôi sao đồng hành lên chính nó”, ông nói thêm.
Giai đoạn hiếm hoi chỉ kéo dài 40 triệu năm
Khám phá này càng thú vị hơn bởi giai đoạn này chỉ kéo dài khoảng 40 triệu năm. Nghe có vẻ là một khoảng thời gian cực kỳ dài, nhưng tương đối ngắn khi xem xét rằng các ngôi sao như Mặt trời sống khoảng 10 tỷ năm trước khi biến thành sao lùn trắng.
Do đó, “giai đoạn tuổi teen” này chỉ chiếm 0,4% thời gian sống của ngôi sao. Để so sánh, nếu ngôi sao là một con người trung bình, giai đoạn tuổi teen này sẽ chỉ kéo dài khoảng 107 ngày.
“Dữ liệu thu được tại Đài quan sát W.M. Keck đã cung cấp bằng chứng vững chắc rằng hệ thống này có từ trường mạnh và đang hút vật chất lên sao lùn trắng”, Rodriguez cho biết. “Dữ liệu bổ sung từ các thiết bị độc đáo tại Đài quan sát Palomar cho thấy hệ thống này đang chậm lại một cách đáng chú ý.”
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào tháng 2 trên tạp chí Publications of the Astronomical Society of the Pacific. Khám phá này mở ra cánh cửa mới trong việc hiểu về vòng đời phức tạp của các sao lùn trắng và quá trình tiến hóa của chúng trong vũ trụ.