Nghiên cứu mới về những ngôi sao siêu nặng bí ẩn chuyên 'ăn thịt' sao đồng hành
Một nghiên cứu mới đã xác nhận sự tồn tại của một loại sao siêu nặng kỳ lạ, phát triển bằng cách 'ăn' ngôi sao đồng hành đang phình to và hấp hối của nó.
Trong khi các nhà thiên văn học từ lâu đã nghi ngờ về những ngôi sao bari - được đặt tên theo mức độ cao bất thường của nguyên tố nặng bari - sinh ra từ việc ăn vật chất của ngôi sao đồng hành thì hiện nay họ cuối cùng đã bắt gặp quá trình trên của những ngôi sao "hút máu" này.
Các nhà thiên văn học William P. Bidelman và Philip Keena lần đầu tiên phát hiện ra những ngôi sao bari vào năm 1951 sau khi nhận thấy mức độ bari cao trong bầu khí quyển của chúng. Tất cả các ngôi sao đều được tạo thành gần như hoàn toàn từ hydro và heli, nhưng chúng chứa một lượng nhỏ các nguyên tố nặng hơn như bari.
Kính thiên văn Hubble quan sát được sao khổng lồ đỏ CW Leonis trong chòm sao Sư tử. Ngôi sao gần đó - 58 Leonis được cho là một sao bari hiếm. Ảnh: ESA/Hubble, NASA, Toshiya Ueta (University of Denver), Hyosun Kim (KASI)
Các ngôi sao bari thì ở một cấp độ khác. Ngoài bari, chúng còn chứa một lượng lớn các nguyên tố nặng được hình thành một cách đặc biệt, gọi là quá trình s.
Các nhà vật lý thiên văn đã biết rằng quá trình s xảy ra bên trong các ngôi sao lớn gần cuối vòng đời của chúng khi các neutron va đập với các nguyên tố nhẹ hơn như heli và hydro, đưa chúng hợp nhất thành các nguyên tố nặng hơn như carbon, stronti và bari.
Tuy nhiên, bản thân các ngôi sao bari không phải lúc nào cũng ở cuối vòng đời nên chúng không thể tự hình thành các nguyên tố này.
Trong một bài báo được công bố trên arXiv ngày 4/9, các nhà thiên văn học xác nhận những ngôi sao nặng kỳ lạ trên là "những con đỉa vũ trụ".
Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy hai ngôi sao bari mới. Điều quan trọng là ngoài việc đo lường các nguyên tố trong quá trình s bên trong các ngôi sao, họ đã loại trừ nhiều quá trình hạt nhân có thể giải thích cách các ngôi sao này hình thành.
Họ cũng lần đầu tiên xác nhận mỗi ngôi sao đó là một thành viên của hệ sao nhị phân. Trong một trường hợp, họ tìm thấy bằng chứng rõ ràng cho thấy ngôi sao đồng hành là một sao lùn trắng - tàn dư còn sót lại của một ngôi sao giống như Mặt trời của chúng ta.
Vì các ngôi sao bari không thể tự hình thành các nguyên tố nặng nên các ngôi sao đồng hành là sự giải thích khả thi nhất. Trong kịch bản này, để có được bari, ngôi sao đồng hành phải trải qua toàn bộ vòng đời của nó. Vào gần cuối vòng đời, nó bắt đầu quá trình s và tạo ra lượng lớn bari cũng như các nguyên tố khác, sau đó chúng di chuyển vào bầu khí quyển phía trên. Khi ngôi sao đồng hành phình to thành một sao khổng lồ đỏ, nó sẽ mất hoàn toàn bầu khí quyển. Một phần bầu khí quyển đó tìm tới ngôi sao còn lại, làm giàu cho ngôi sao đó và biến nó thành một sao bari.
Nếu như trước đây nhà thiên văn học chỉ có thể đặt nghi vấn về kịch bản trên do chưa có bằng chứng trực tiếp thì giờ đây các ngôi sao bari trong hệ sao nhị phân là những minh chứng đầu tiên cho kiểu sao này.
