Ngôi sao hai mặt khiến các nhà thiên văn học không thể đưa ra lý giải

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một ngôi sao kỳ lạ có hai mặt riêng biệt, với mỗi mặt được tạo thành từ một nguyên tố khác nhau.

Sao lùn trắng là tàn tích còn sót lại sau khi các ngôi sao như Mặt trời mất các lớp bên ngoài của chúng ở cuối vòng đời, vốn để lại phần lõi đặc, rắn. Bầu khí quyển của chúng thường bị chi phối bởi hydro hoặc heli. Một số sao lùn trắng có lượng hydro ở mức cao hơn khoảng 1.000 lần so với heli, hoặc ngược lại.

Nhưng giờ đây, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một sao lùn trắng ‘kì lạ’, trái ngược hoàn toàn với những hiểu biết của chúng ta trước đây. Chưa kể đến, cách nó hình thành như thế nào vẫn còn là một bí ẩn.

Theo đó, một nửa của sao lùn trắng này được cấu tạo gần như hoàn toàn từ hydro, trong khi nửa còn lại chỉ chứa heli. Phát hiện này đánh dấu việc lần đầu tiên các nhà thiên văn quan sát thấy sự phân chia rõ ràng như vậy đối với loại thiên thể này. Do đó, sao lùn trắng này được đặt biệt danh là Janus, theo tên vị thần La Mã, vốn có hai mặt.

Ảnh dựng 3D minh họa cho Janus, một ngôi sao lùn trắng kỳ lạ có hai mặt riêng biệt – một bên chủ yếu gồm heli, trong khi mặt kia là hydro. Ảnh: Miller, Caltech/IPAC

Ilaria Caiazzo, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Bề mặt của sao lùn trắng thay đổi hoàn toàn từ bên này sang bên kia. Khi tôi cho mọi người xem kết quả quan sát, họ rất ngạc nhiên.”

Janus được phát hiện bằng cách sử dụng Zwicky Transient Facility (ZTF), một đài quan sát được thiết kế để theo dõi các vật thể thường thay đổi độ sáng theo thời gian.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy sao lùn trắng này sẽ thay đổi độ sáng khi nó quay. Các quan sát tiếp theo với máy quang phổ, vốn có thể phân tích ánh sáng để phát hiện các thành phần cấu tạo của ngôi sao, cho thấy sự khác biệt rõ rệt về thành phần tương ứng với sự thay đổi độ sáng.

Các nhà nghiên cứu có một vài ý tưởng về việc làm thế nào mà ngôi sao kỳ lạ này trở nên “hai mặt” như vậy. Một số sao lùn trắng được cho là có thể chuyển đổi giữa trạng thái chủ đạo là hydro sang heli (và ngược lại) trong suốt vòng đời của chúng. Janus có thể là sao lùn trắng đầu tiên được phát hiện khi nó đang trong quá trình chuyển đổi như vậy. Tuy nhiên, ngay cả vậy, nhóm nghiên cứu vẫn không biết tại sao nó chỉ thay đổi một mặt mỗi lần.

Nhóm nghiên cứu cho biết, câu trả lời có lẽ là do từ trường mạnh của vật thể. Nếu từ trường ở một bên mạnh hơn so với bên kia, thì nó sẽ ngăn không cho hydro và heli trộn lẫn, khiến cho hydro trở nên trội hơn. Một lời giải thích tương tự cho hiện tượng này có thể là do từ trường làm thay đổi áp suất và mật độ của khí.

“Từ trường có thể làm giảm áp suất khí trong khí quyển. Điều này có thể cho phép hình thành một ‘đại dương’ hydro ở nơi có từ trường mạnh nhất”, James Fuller, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết.

“Chúng tôi không biết lý thuyết nào trong số những lý thuyết này là đúng, nhưng chúng tôi không thể nghĩ ra cách nào khác để giải thích cho tại sao ngôi sao lùn này có 2 mặt khác biệt đến vậy”.

Nhiều manh mối hơn cho bí ẩn nói trên có thể được phát hiện trong tương lai, khi chúng ta tìm thấy các sao lùn trắng khác trong trạng thái phân tách tương tự.