1001 thắc mắc: Sao được sinh ra thế nào, thọ bao nhiêu tuổi?

Trong vũ trụ có vô vàn vị sao, nhiều ngôi sao to lớn và sáng hơn mặt trời rất nhiều. Câu hỏi đặt ra là chúng được hình thành thế nào và sống dai được bao lâu?

Các ngôi sao luôn hình thành trong các thiên hà. Trong các thiên hà, có rất nhiều đám mây rất xốp gồm khí và bụi. Các đám mây này được gọi là các tinh vân.

Trọng lực tạo ra các cục đặc trong các đám mây xốp này – giống như những quả nho khô trong bánh ga tô vậy. Khi một trong những cục này bắt đầu trở nên rắn, chắc và cứng hơn, cũng là lúc khối lượng riêng của chúng tăng lên. Khối lượng riêng biểu thị mức độ một vật đặc, cứng và khả năng kết dính cao.

Lõi của các cục khí đặc cứng này cũng ngày càng nóng hơn và khi đạt đến một nhiệt độ nhất định (hàng triệu độ) thì một điều vô cùng đặc biệt bắt đầu xảy ra bên trong nó. Đó là các nguyên tử hydro kết hợp với nhau tạo thành helium.

(Chắc các bạn đã biết nguyên tử là những phần bé tí xíu tạo nên tất cả mọi vật. Tất cả các loại khí, bụi trong vũ trụ và kể cả bản thân chúng ta cũng đều do các nguyên tử kết hợp với nhau tạo thành).

Khi các nguyên tử hydro kết hợp với nhau để tạo thành helium thì phản ứng nhiệt hạch xảy ra và sinh ra rất nhiều năng lượng. Khi các nguyên tử hydro kết hợp với nhau tạo thành helium thì xảy ra phản ứng tổng hợp hạt nhân hay còn gọi là phản ứng nhiệt hạch. Quá trình này giải phóng ra rất nhiều năng lượng và đây chính là lúc một ngôi sao ra đời.

Cuộc sống và cái chết của một ngôi sao

Giống như chúng ta, các ngôi sao sinh ra, sống, rồi chết đi. Thời gian tồn tại của một ngôi sao phụ thuộc vào khối lượng của nó khi ra đời. Các ngôi sao sáng, có khối lượng nhỏ thì sống lâu vô cùng.

Mặt trời của chúng ta cũng chính là một ngôi sao. Đến nay, mặt trời đã tồn tại được khoảng 4,5 tỉ năm và hiện nay đang ở thời kì giữa của toàn bộ thời gian sống của nó. Trong 5 tỉ năm tới mặt trời sẽ ngày càng to ra nhưng sau đó nó sẽ bắt đầu tàn lụi và cuối cùng sẽ chết. Nguồn năng lượng hạt nhân của nó sẽ tắt và nó sẽ chỉ còn nằm ở đó, nguội lạnh, như một cục than trong bếp đã cháy hết.

Những ngôi sao nặng hơn Mặt trời của chúng ta thì thời gian sống ngăn hơn nhiều. Những ngôi sao nặng nhất chỉ sống khoảng 1 triệu năm thôi nhưng cái chết của chúng thì đẹp mắt, hay ho hơn nhiều so với cái chết lặng lẽ, dần dần của những ngôi sao giống như mặt trời của chúng ta. Chúng ra đi bằng một vụ nổ khổng lồ và các nhà khoa học gọi hiện tượng này là siêu tân tinh.

Con người được tạo ra từ bụi của sao?

Các bạn đã bao giờ nghe thấy người ta nói “chúng ta sinh ra từ cát bụi” chưa? Điều đó là thật! Bên trong một ngôi sao, các nguyên tử helium kết hợp với nhau sinh ra carbon, carbon là nguồn gốc của các chất hóa học tạo thành cơ thể chúng ta và tất cả mọi sự sống trên Trái Đất.

Vẫn còn có rất rất nhiều thứ chúng ta chưa hiểu hết về đời sống bí hiểm của các ngôi sao. Nhưng may mắn là chúng ta có những chiếc kính viễn vọng cực lớn và các vệ tinh trong không gian để thu thập được những bức ảnh ngày càng rõ nét hơn về các ngôi sao.

Những điều thú vị về các ngôi sao

Độ sáng

Mỗi ngôi sao mà mắt người có thể nhìn thấy trên bầu trời đều lớn hơn và sáng hơn so với Mặt Trời nhiều lần. Trong khoảng 50 ngôi sao sáng nhất con người nhìn thấy bằng mắt thường trên Trái Đất, ngôi sao có độ sáng yếu nhất là Alpha Centauri. Tuy nhiên, nó vẫn sáng hơn Mặt Trời 1,5 lần và không thể dễ dàng nhìn thấy ở bắc bán cầu.

Số lượng quan sát được vào ban đêm

Vào những đêm không có trăng hoặc bất kỳ nguồn sáng nào khác xung quanh, một người có thị lực tốt nhìn thấy được khoảng 2.000 – 2.500 ngôi sao tại cùng một thời điểm. Vì vậy, nếu ai đó nói nhìn thấy hàng triệu ngôi sao trên bầu trời, đó chỉ là cách nói cường điệu.

Màu sắc

Trên thực tế, ngôi sao thay đổi màu sắc khi nhiệt độ của nó thay đổi. Màu đỏ đại diện cho nhiệt độ thấp nhất mà tại đó ngôi sao có thể phát sáng trong quang phổ nhìn thấy được. Những ngôi sao nóng hơn phát ra ánh sáng màu trắng, ngôi sao màu xanh lam có nhiệt độ nóng nhất.

Ngôi sao là những vật đen

Vật đen là đối tượng hấp thụ 100% tất cả bức xạ điện từ (ánh sáng, sóng vô tuyến…) khi chiếu vào nó. Trong trường hợp ngôi sao, nó hấp thụ toàn bộ năng lượng bức xạ đi tới, đồng thời phát ra bức xạ vào trong không gian nhiều hơn lượng hấp thụ nhiều lần. Vì vậy, chúng là vật đen phát ra ánh sáng mạnh mẽ. Vật đen hoàn hảo hơn là lỗ đen, nhưng nó dường như thật sự đen và không tỏa ra ánh sáng.

Không có ngôi sao màu xanh lá cây

Giới thiên văn không quan sát được màu xanh lá cây ở bất kỳ ngôi sao nào, ngoại trừ hiệu ứng quang học do kính thiên văn, hoặc tầm nhìn của người quan sát và mức độ tương phản. Ngôi sao phát ra quang phổ bao gồm cả màu xanh lá cây, nhưng kết nối mắt – não của con người hòa trộn màu sắc với nhau theo cách hiếm khi tạo ra màu xanh lá cây. Nó bị trộn lẫn với nhiều màu khác và ngôi sao hiện ra có màu trắng. Các màu thường gặp xếp theo thứ tự nhiệt độ thấp đến cao là đỏ, cam, vàng, trắng, xanh lam.

Màu sắc của Mặt Trời

Mặt Trời có nhiệt độ bề mặt hơn 5.800 độ C, tương ứng với bước sóng lục-lam (khoảng 500 nano mét). Tuy nhiên, khi mắt người quan sát các màu sắc, Mặt Trời lúc này xuất hiện ở dạng màu trắng hoặc thậm chí là màu trắng hơi vàng.

Mặt Trời là một ngôi sao lùn

Những ngôi sao tạo ra năng lượng bằng cách duy trì và tổng hợp hydro bao gồm sao lùn, sao lớn và sao siêu lớn. Sao lớn và sao siêu lớn đại diện cho giai đoạn cuối của ngôi sao, còn phần lớn các ngôi sao có kích thước nhỏ hơn thuộc giai đoạn trưởng thành về mặt tiến hóa gọi là ngôi sao lùn. Mặt Trời là một ngôi sao lùn, đôi khi nó còn được gọi là “vàng lùn”.

Ngôi sao không sáng nhấp nháy

Các ngôi sao trông có vẻ sáng nhấp nháy, đặc biệt khi chúng xuất hiện gần đường chân trời. Khi ánh sáng từ một ngôi sao chiếu qua bầu khí quyển nhiễu loạn của Trái Đất, nó phải chiếu xuyên qua nhiều lớp không khí khác nhau nên bị thay đổi về màu sắc và cường độ sáng, khiến chúng dường như sáng nhấp nháy. Hiện tượng này không xảy ra nếu chúng ta quan sát ngôi sao ở phía trên bầu khí quyển Trái Đất.

Khoảng cách

Vào đêm đẹp trời, chúng ta có thể nhìn thấy ngôi sao Deneb trong chòm Cygnus, cách khoảng 32 triệu tỷ km. Đây là ngôi sao dễ thấy nhất trên bầu trời vào đêm mùa thu, mùa đông ở mọi nơi thuộc bắc bán cầu.

Một cuộc nghiên cứu gần đây cho thấy những ngôi sao đầu tiên trong vũ trụ có thể có kích thước khổng lồ nhưng không hề chiếu sáng như những ngôi sao ngày nay. Thực chất nó được gọi là “sao tối” và hình thành do sự tiêu hủy của chất đen. Những ngôi “sao tối” cũng chứa các chất thông thường dưới dạng các phân tử hydro và heli nhưng thường lớn hơn các ngôi sao khác khoảng 400 đến 200.000 lần và “xốp” hơn. Các nhà khoa học cho rằng, sao tối vẫn còn tồn tại dù chúng không phát ra những tia sáng thông thường, thay vào đó là các tia gamma, neutrino và phản vật chất như positron và antipositron. Mọi người không thể thấy “sao tối” bằng mắt thường nhưng bức xạ từ những ngôi sao này mang sức nóng khủng khiếp.

Clip các vì sao phát sáng.