QUẢNG CÁO

Sao lùn nâu (BD): Kính thiên văn James Webb xác định vật thể nhỏ nhất được hình thành theo cách giống như ngôi sao 

Các ngôi sao có vòng đời kéo dài từ vài triệu đến hàng nghìn tỷ năm. Họ được sinh ra, trải qua những thay đổi theo thời gian và cuối cùng kết thúc khi nhiên liệu cạn kiệt để trở thành một cơ thể còn sót lại rất dày đặc. Ngôi sao bị cháy có thể là một sao lùn trắng hoặc một ngôi sao neutron hoặc một hố đen phụ thuộc vào khối lượng ban đầu của ngôi sao.  

Cuộc sống của một ngôi sao bắt đầu rộng lớn đám mây giữa các vì sao khí và bụi trong thiên hà với sự kết tụ của khí do nhiệt độ thấp đến các túi có mật độ cao. Các khối dần dần tập hợp ngày càng nhiều vật chất và phát triển. Tại một thời điểm nào đó, các khối sụp đổ do lực hấp dẫn tăng lên. Ma sát trong quá trình co lại làm nóng vật chất và một ngôi sao bé được sinh ra. Đây là giai đoạn tiền sao trong vòng đời của sao.  

Sự sụp đổ dưới tác động của trọng lực tiếp tục sâu hơn. Kết quả là nhiệt độ và áp suất trong lõi tiếp tục tăng lên. Sau hàng triệu năm, nhiệt độ và áp suất trong lõi của tiền sao trở nên đủ cao để cho phép hạt nhân hydro hợp nhất. Phản ứng tổng hợp hạt nhân giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ làm nóng vật chất đủ để ngăn chặn sự sụp đổ thêm dưới tác dụng của trọng lực. Giai đoạn này khi phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra ổn định (và năng lượng giải phóng đủ làm nóng vật chất để ngăn chặn sự suy sụp hấp dẫn) là giai đoạn chính và là giai đoạn dài nhất trong cuộc đời của một ngôi sao. Các ngôi sao ở giai đoạn này được gọi là ‘các ngôi sao dãy chính’ và giai đoạn này được gọi là ‘giai đoạn trình tự chính'. Hydro là nhiên liệu chính của ngôi sao. Tỷ lệ tiêu thụ nhiên liệu phụ thuộc vào khối lượng của ngôi sao. Một ngôi sao lớn sẽ tiêu thụ nhiên liệu với tốc độ cao hơn để giải phóng đủ năng lượng nhằm ngăn chặn sự sụp đổ của nó dưới tác dụng của trọng lực.  

Khi hết nhiên liệu, phản ứng tổng hợp hạt nhân dừng lại và không còn năng lượng để làm nóng vật liệu nhằm cân bằng lực hấp dẫn và lõi sẽ sụp đổ dưới lực hấp dẫn, để lại một lớp cặn nhỏ gọn. Đây là sự kết thúc của ngôi sao. Ngôi sao chết trở thành sao lùn trắng hoặc sao neutron hoặc lỗ đen tùy thuộc vào khối lượng của ngôi sao ban đầu.  

Khi khối lượng của ngôi sao ban đầu nhỏ hơn 8 lần khối lượng mặt trời (<8 M⦿), nó trở thành một sao lùn trắng. Ngôi sao chết trở thành sao neutron khi khối lượng của ngôi sao ban đầu nằm trong khoảng từ 8 đến 20 lần khối lượng Mặt Trời (8 M⦿ < M < 20 M⦿) trong khi các ngôi sao nặng hơn 20 lần khối lượng Mặt Trời (>20 M⦿) trở thành lỗ đen khi hết nhiên liệu.  

Sao lùn nâu (BD) 

Các ngôi sao đạt đến 'giai đoạn tổng hợp hạt nhân' hoặc 'giai đoạn chuỗi chính' trong vòng đời của chúng. Điều gì sẽ xảy ra nếu một thiên thể hình thành giống như một ngôi sao nhưng không đạt đến giai đoạn này?  

Các sao lùn nâu bắt đầu giống như một ngôi sao, trở nên đặc đến mức sụp đổ dưới lực hấp dẫn của nó nhưng lõi của nó không bao giờ đủ đặc và nóng để bắt đầu phản ứng tổng hợp hạt nhân, do đó không bao giờ trở thành một ngôi sao thực sự. Những vật thể này có đặc điểm tương tự như các ngôi sao và hành tinh.  

Sao lùn đen nhỏ hơn các ngôi sao nhưng vẫn lớn hơn nhiều so với các hành tinh. Một số hành tinh nhỏ hơn có kích thước tương đương với các hành tinh. Nhỏ nhất được biết là có kích thước gấp bảy lần Sao Mộc.  

Sao lùn đen rất quan trọng đối với mô hình hình thành sao trong các đám mây khí và bụi liên sao. Những nỗ lực đang được thực hiện để xác định những vật thể nhỏ nhất hình thành theo kiểu giống như một ngôi sao.  

Chú lùn nâu nhỏ nhất 

Gần đây, các nhà nghiên cứu đã khảo sát trung tâm của cụm hình thành sao IC 348 nằm cách chúng ta khoảng 1,000 năm ánh sáng bằng cách sử dụng phương pháp quan sát. Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST). Dựa trên phép đo trắc quang của các vật thể, nhóm nghiên cứu đã xác định được ba ứng cử viên sao lùn đen. Một trong số chúng chỉ có khối lượng gấp ba đến bốn lần Sao Mộc, khiến nó trở thành sao lùn đen nhỏ nhất được biết đến cho đến nay.  

Một sao lùn đen có khối lượng gấp ba lần Sao Mộc sẽ nhỏ hơn Mặt Trời 300 lần. Làm thế nào một sao lùn đen nhỏ như vậy có thể hình thành giống như một ngôi sao rất khó giải thích vì một đám mây liên sao nhỏ thường không sụp đổ để tạo thành một sao lùn đen do lực hấp dẫn yếu của nó. Vì vậy, một sao lùn đen nhỏ như vậy đặt ra một thách thức trước các mô hình hình thành sao hiện nay.  

*** 

Tài liệu tham khảo:  

  1. Luhman KL, et al 2023. Khảo sát của JWST về các sao lùn nâu có khối lượng hành tinh trong IC 348. Tạp chí Thiên văn, Tập 167, Số 1. Xuất bản ngày 13 tháng 2023 năm XNUMX. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7  
  2. Webb của NASA xác định sao lùn nâu trôi nổi tự do nhỏ nhất. Đăng vào ngày 13 tháng 2023 năm XNUMX.  Có sẵn tại  https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/ 

*** 

Umesh Prasad
Umesh Prasad
Nhà báo khoa học | Biên tập viên sáng lập tạp chí Khoa học Châu Âu

Theo dõi bản tin của chúng tôi

Để được cập nhật tất cả các tin tức mới nhất, ưu đãi và thông báo đặc biệt.

Hầu hết các bài viết được ưa thích

Các phương pháp chữa khỏi bệnh tiểu đường loại 2?

Nghiên cứu của Lancet cho thấy bệnh tiểu đường loại 2 có thể ...

COP28: Kiểm kê toàn cầu cho thấy thế giới không đi đúng hướng tới mục tiêu Khí hậu  

Hội nghị lần thứ 28 của các bên (COP28) tại Liên hợp quốc...

Các can thiệp về lối sống của bà mẹ Giảm nguy cơ sinh con nhẹ cân

Một thử nghiệm lâm sàng cho phụ nữ mang thai có nguy cơ cao ...
- Quảng cáo -
94,863Người hâm mộNhư
47,632Người theo dõiTheo
1,772Người theo dõiTheo
30Thuê baoTheo dõi