Đám bụi vật chất hé lộ tàn tích hệ hành tinh quanh sao lùn trắng

Khi một ngôi sao giống Mặt trời cạn nhiên liệu, nó sẽ trải qua giai đoạn phình to thành sao khổng lồ đỏ, sau đó thải bỏ lớp vật chất bên ngoài và để lại lõi đặc nóng gọi là sao lùn trắng. Những hành tinh và thiên thể đá từng quay quanh ngôi sao có thể bị phá hủy, phân tán hoặc tiếp tục tồn tại trong quỹ đạo mới.

Một hệ thống như vậy vừa được phát hiện quanh sao lùn trắng WD J132800.85–145019.95. Nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Astronomy ngày 26/10/2026 cho thấy ngôi sao này được bao quanh bởi hai vành khí riêng biệt, thay vì một đĩa vật chất duy nhất như phần lớn hệ thống từng được biết đến.

Hai vành đai bụi vật chất xoay quanh sao lùn trắng J1328−1450. Ảnh: ESO/L. Calçada

Nhóm nghiên cứu sử dụng dữ liệu quang phổ thu được bằng kính thiên văn VLT của Đài thiên văn Nam Âu (ESO). Khi khí quay quanh sao, một phần chuyển động về phía người quan sát, phần khác chuyển động ra xa, khiến các vạch phát xạ bị dịch chuyển theo hiệu ứng Doppler.

Thông thường, một đĩa khí quay tạo ra hai đỉnh trong phổ phát xạ, tương ứng với hai phía đang chuyển động ngược chiều nhau. Nhưng ở WD J132800.85–145019.95, các vạch phát xạ calcium và oxygen có dạng bốn đỉnh. Nhóm nghiên cứu giải thích rằng tín hiệu này là sự chồng lấp của hai cặp vạch, tương ứng hai vành khí ở khoảng cách khác nhau.

Theo mô hình của nhóm, vành bên trong nằm trong khoảng 0,14–0,34 lần bán kính Mặt trời, còn vành bên ngoài trải từ 0,54 đến 1,93 lần bán kính Mặt trời. Đây là những khoảng cách rất gần so với ngôi sao trung tâm.

Phổ phát xạ bốn đỉnh là bằng chứng quan sát cốt lõi của nghiên cứu.

Các nhà khoa học cho rằng hai vành khí có thể được duy trì bởi hai thiên thể rắn quay quanh sao lùn trắng. Khi những vật thể này tương tác với bụi trong đĩa, va chạm hoặc bị nung nóng, chúng có thể giải phóng khí. Sự tồn tại của hai nguồn phát khí riêng biệt có thể giải thích vì sao hệ thống hình thành hai vành thay vì một cấu trúc liên tục.

Ước tính của nhóm cho thấy các thiên thể giả định có kích thước từ vài kilomet đến cỡ sao Diêm Vương. Tuy nhiên, đây là suy luận từ cấu trúc và động lực học của đĩa khí, không phải hình ảnh trực tiếp của hai hành tinh hay tiểu hành tinh.

Một vấn đề quan trọng là các thiên thể phải đủ đặc hoặc có độ bền vật liệu đủ lớn để không bị lực thủy triều của sao lùn trắng xé nát ở khoảng cách rất gần.

Sao lùn trắng là tàn tích phổ biến của các ngôi sao có khối lượng tương tự Mặt trời. Việc phát hiện bụi, khí và các nguyên tố nặng trong khí quyển của chúng cho thấy vật chất hành tinh vẫn có thể tiếp tục rơi vào ngôi sao sau khi giai đoạn khổng lồ đỏ kết thúc.

Đây cũng có thể là cảnh tượng của hệ mặt trời sau hàng chục tỷ năm nữa.

Hệ thống mới cung cấp một trường hợp đặc biệt để kiểm tra cách các đĩa vật chất hình thành, duy trì và tiến hóa quanh sao lùn trắng. Cấu trúc hai vành cũng đặt ra thách thức cho các mô hình hiện tại, bởi chúng phải giải thích được nguồn tạo khí ở hai khoảng cách khác nhau và vì sao các vành không nhanh chóng hòa trộn.

Dù chưa thể xác định chính xác hai thiên thể giả định là gì, phát hiện cho thấy một số vật thể đá có thể sống sót qua giai đoạn biến đổi dữ dội của ngôi sao chủ. Đây cũng là một cách để hình dung tương lai rất xa của hệ Mặt trời, khi Mặt trời cuối cùng trở thành sao lùn trắng và các hành tinh còn lại phải tồn tại trong một môi trường hoàn toàn khác.

Video: Hệ mặt trời sẽ như thế nào sau 5 tỷ năm sau?