10 kỷ lục đáng kinh ngạc của những ngôi sao trong vũ trụ

Các ngôi sao là một phần không thể thiếu trong vũ trụ, bên cạnh các đám mây bụi khí và vật chất tối cùng những thứ mà các nhà khoa học chưa khám phá hết. Tuy nhiên các ngôi sao cũng có vô vàn các loại khác nhau, trong đó có những kỷ lục có thể khiến chúng ta phải ngạc nhiên.
1. Ngôi sao sẽ sống lâu nhất
Tuổi thọ của một ngôi sao kéo dài bao lâu? Câu trả lời cho câu hỏi này rất khó xác định chính xác, bởi vì một ngôi sao sao khi chết (kết thúc quá trình tổng hợp hạt nhân bên trong) nó vẫn tồn tại trong một khoảng thời gian rất dài sau đó. Vậy chúng ta sẽ xác định cuộc đời của một ngôi sao dựa trên khoảng thời gian mà quá trình phản ứng hạt nhân của nó vẫn đang tiến hành.

Các ngôi sao có khối lượng nhỏ nhất là các sao lùn đỏ (red dwarf), chúng có thể có khối lượng khoảng 7,5 đến 50% khối lượng Mặt Trời. Nếu khối lượng nhỏ hơn 7,5% khối lượng Mặt Trời, nó sẽ không có khả năng để các phản ứng hạt nhân – nhiệt hạch xảy ra và sẽ không thể hình thành một ngôi sao.
Các nhà khoa học đã ước tính rằng một ngôi sao lùn đỏ với khối lượng nhỏ nhất (khoảng 7,5% khối lượng Mặt Trời) có thể kéo dài khoảng 10 nghìn tỷ năm. So với Mặt Trời của chúng ta, phản ứng hạt nhân chỉ có thể kéo dài 10 tỷ năm, ít hơn 1000 lần. Sau khi sử dụng gần hết nguồn hydro trong lõi của nó, một ngôi sao lùn đỏ sẽ trở thành một ngôi sao lùn xanh (blue dwarf) do nguồn năng lượng còn lại rất thấp. Đến khi nó sử dụng cạn kiệt nguồn năng lượng thì sẽ chuyển thành một ngôi sao lùn trắng (white dwarf).
2. Ngôi sao lâu đời nhất
Những ngôi sao lâu đời nhất sẽ là những ngôi sao được hình thành ngay sau vụ nổ Big Bang (khoảng 13,8 tỷ năm trước đây). Các nhà thiên văn học có thể ước tính tuổi của một ngôi sao dựa trên các thành phần chất hóa học (ví dụ như hydro, heli, lithium) thông qua việc phân tích quang phổ của chúng. Các ngôi sao lâu đời nhất chỉ có chủ yếu là các chất khí hydro và heli, trong khi đó có rất ít các nguyên tố nặng.

Ngôi sao lâu đời nhất mà các nhà thiên văn học biết đến hiện nay là SMSS J031300.36-670839.3. Ước tính ngôi sao này có tuổi đời khoảng 13, 6 tỷ năm, tuy nhiên nó vẫn không phải là một trong những ngôi sao đầu tiên của vũ trụ. Hiện nay vẫn chưa có một ngôi sao cổ đại nào như thế được phát hiện bởi các nhà khoa học. Mặc dù các sau lùn đỏ có thể tồn tại hàng nghìn tỷ năm, tuy nhiên số lượng của các ngôi sao lùn đỏ cổ đại không quá nhiều. Các nhà khoa học ước tính việc đi tìm những ngôi sao như vậy giống như tìm một chiếc kim trên bãi cỏ.
3. Ngôi sao mờ nhất
Các ngôi sao mờ nhất là gì? Trước khi trả lời câu hỏi này, chúng ta hãy cùng phân tích khái niệm “một ngôi sao mờ” là gì. Thông thường một vật ở xa bạn hơn thì hình ảnh của nó sẽ mờ hơn so với những vật thể ở gần. Tuy nhiên nó còn phụ thuộc vào nguồn phát sáng của vật đó. Do vậy chúng ta sẽ bỏ qua khoảng cách mà chỉ xét đến độ sáng của ngôi sao đó, hay tổng lượng điện năng được phát ra từ ngôi sao như photon (hạt ánh sáng).

Ngôi sao có độ sáng thấp nhất hiện nay mà chúng ta biết là một ngôi sao lùn đỏ, 2MASS J0523-1403. Tuy nhiên nó không phải là ngôi sao mờ nhất trong vũ trụ trong tương lai. Mà vị trí đó chắc chắn sẽ thuộc về một ngôi sao lùn đen (black dwarf). Một ngôi sao lùn trắng có ánh sáng rất thấp do nguồn năng lượng của nó đã cạn kiệt, tuy nhiên nó phải mất một khoảng thời gian rất dài để có thể hạ nhiệt độ của mình xuống và trở thành một ngôi sao lạnh bao phủ bởi khí carbon, đó chính là sao lùn đen. Tuy nhiên cho đến nay chúng ta chưa phát hiện được một ngôi sao lùn đen nào, có thể khoảng thời gian từ lúc hình thành vũ trụ cho đến nay là chưa đủ để hình thành một ngôi sao lùn đen.
Một hố đen là khái niệm khác so với một ngôi sao, tuy nhiên nó cũng là tàn dư của một ngôi sao rất lớn sau khi bị sụp đổ. Không có gì mà các nhà khoa học quan sát thấy xung quanh một hố đen, thậm chí lực hút của nó khiến ánh sáng không thể thoát ra ngoài. Các nhà khoa học chỉ có thể quan sát được một ít bức xạ ở mức rất nhỏ gọi là bức xạ Hawking phát ra từ những hố đen này.
4. Ngôi sao sáng nhất
Thông thường những ngôi sao sáng nhất là những ngôi sao lớn nhất, giống như Mặt Trời của chúng ta. Những ngôi sao dạng này tỏa ra rất nhiều năng lượng, chúng rất nóng và mất rất nhiều khối lượng vào những cơn bão và gió trên bề mặt. Chúng có xu hướng hình thành rất nhanh và không tồn tại được lâu, giống như câu “một phút huy hoàng rồi vụ tắt”.

Ngôi sao hiện được biết là sáng nhất trong vũ trụ hiện nay là R136a1, được phát hiện vào năm 2010. Nó có khối lượng khoảng 265 lần khối lượng Mặt Trời và có độ sáng gấp 8.700.000 lần độ sáng của Mặt Trời. Bởi vì những ngôi sao kiểu này luôn bị giảm khối lượng, cho nên các nhà khoa học ước tính trước đây có thể nó có khối lượng lên tới 320 lần khối lượng Mặt Trời.
5. Ngôi sao lớn nhất
Có thể nhiều người sẽ nghĩ ngôi sao sáng nhất là ngôi sao có khối lượng lớn nhất, tuy nhiên R136a1 không phải là ngôi sao lớn nhất trong vũ trụ. Có rất nhiều những ngôi sao với kích thước lớn hơn, hầu hết đều là những ngôi sao siêu khổng lồ đỏ. Những ngôi sao mà phần lớn cuộc đời của chúng có kích thước không quá lớn, cho đến khi chúng sử dụng hết hydro và bắt đầu quá trình tổng hợp heli, trở nên nóng hơn rất nhiều và bắt đầu nở ra.

Mặt Trời của chúng ta cũng sẽ bước đến quá trình này và mở rộng kích thước lên gấp nhiều lần, tuy nhiên Mặt Trời chỉ có thể trở thành một ngôi sao khổng lồ đỏ. Để trở thành một sao siêu khổng lồ, những ngôi sao phải có kích thước ít nhất gấp 10 lần Mặt Trời. Giai đoạn sao siêu khổng lồ đỏ chỉ kéo dài trong khoảng một vài nghìn đến một tỷ năm.
Các ngôi sao siêu khổng lồ đỏ được biết đến nhiều nhất là Antares A và Betelgeuse, tuy nhiên kích thước của chúng vẫn là khá nhỏ so với những ngôi sao lớn nhất trong vũ trụ. Việc xác định chính xác kích thước của những ngôi sao này gặp rất nhiều khó khăn. Tuy nhiên các nhà khoa học ước tính những ngôi sao lớn nhất trong vũ trụ có thể có kích thước lớn gấp 1.500 lần Mặt Trời.
Tham khảo: Listverse