Hấp dẫn

Blue Supergiant Stars: Behemoths of the Galaxies

Blue Supergiant Stars: Behemoths of the Galaxies

Có nhiều loại sao khác nhau mà các nhà thiên văn học nghiên cứu. Một số sống lâu và thịnh vượng trong khi những người khác được sinh ra trên đường đua nhanh. Những người này sống cuộc sống sao ngắn và chết những vụ nổ chỉ sau vài chục triệu năm. Siêu sao xanh nằm trong nhóm thứ hai đó. Chúng nằm rải rác trên bầu trời đêm. Ví dụ, ngôi sao sáng Rigel ở Orion là một và có những bộ sưu tập của chúng ở trung tâm của các khu vực hình thành sao lớn như cụm R136 trong Đám mây Magellan Lớn.

Rigel, được nhìn thấy ở phía dưới bên phải, trong chòm sao Orion the Hunter là một ngôi sao siêu sáng màu xanh. Luke Dodd / Thư viện ảnh khoa học / Getty Images

Điều gì tạo nên một ngôi sao siêu sáng màu xanh là gì?

Siêu sao xanh được sinh ra đồ sộ. Hãy nghĩ về chúng như những con khỉ đột nặng 800 pound của các ngôi sao. Hầu hết có khối lượng ít nhất gấp mười lần Mặt trời và nhiều người thậm chí còn khổng lồ hơn. Những người đồ sộ nhất có thể tạo ra 100 Mặt trời (hoặc hơn!).

Một ngôi sao khổng lồ cần rất nhiều nhiên liệu để luôn tươi sáng. Đối với tất cả các ngôi sao, nhiên liệu hạt nhân chính là hydro. Khi hết hydro, chúng bắt đầu sử dụng helium trong lõi của chúng, khiến cho ngôi sao cháy nóng hơn và sáng hơn. Nhiệt và áp suất trong lõi khiến ngôi sao bị phồng lên. Vào thời điểm đó, ngôi sao đã gần hết tuổi thọ và sẽ sớm (theo thời gian của vũ trụ dù sao) trải qua một sự kiện siêu tân tinh.

Một cái nhìn sâu sắc hơn về vật lý thiên văn của một siêu sao xanh

Đó là bản tóm tắt của một siêu anh hùng màu xanh. Nghiên cứu sâu hơn một chút về khoa học của những vật thể như vậy tiết lộ nhiều chi tiết hơn. Để hiểu chúng, điều quan trọng là phải biết vật lý về cách các ngôi sao hoạt động. Đó là một môn khoa học gọi là vật lý thiên văn. Nó tiết lộ rằng các ngôi sao dành phần lớn cuộc đời của họ trong một khoảng thời gian được xác định là "nằm trong chuỗi chính". Trong giai đoạn này, các ngôi sao chuyển đổi hydro thành helium trong lõi của chúng thông qua quá trình tổng hợp hạt nhân được gọi là chuỗi proton-proton. Các ngôi sao có khối lượng lớn cũng có thể sử dụng chu trình carbon-nitơ-oxy (CNO) để giúp thúc đẩy các phản ứng.

Tuy nhiên, khi nhiên liệu hydro không còn nữa, lõi của ngôi sao sẽ nhanh chóng sụp đổ và nóng lên. Điều này làm cho các lớp bên ngoài của ngôi sao mở rộng ra bên ngoài do nhiệt tăng trong lõi. Đối với các ngôi sao có khối lượng thấp và trung bình, bước đó khiến chúng tiến hóa thành người khổng lồ đỏ, trong khi các ngôi sao có khối lượng lớn trở thành siêu sao đỏ.

Chòm sao Orion nắm giữ ngôi sao siêu sao đỏ Betelgeuse (ngôi sao đỏ ở phần trên bên trái của chòm sao. Nó phát nổ như một siêu tân tinh - điểm cuối của những ngôi sao khổng lồ. Rogelio Bernal Andreo, CC By-SA.30

Trong các ngôi sao có khối lượng lớn, các lõi bắt đầu hợp nhất helium thành carbon và oxy với tốc độ nhanh. Bề mặt của ngôi sao có màu đỏ, theo Luật của Vienna, là kết quả trực tiếp của nhiệt độ bề mặt thấp. Trong khi lõi của ngôi sao rất nóng, năng lượng được lan tỏa qua bên trong ngôi sao cũng như diện tích bề mặt cực kỳ lớn của nó. Kết quả là, nhiệt độ bề mặt trung bình chỉ 3.500 - 4.500 Kelvin.

Khi ngôi sao hợp nhất các yếu tố nặng hơn và nặng hơn trong lõi của nó, tốc độ hợp hạch có thể thay đổi một cách dữ dội. Tại thời điểm này, ngôi sao có thể tự co lại trong thời gian hợp hạch chậm, và sau đó trở thành siêu sao xanh. Không có gì lạ khi những ngôi sao như vậy dao động giữa các giai đoạn siêu sao đỏ và xanh trước khi cuối cùng trở thành siêu tân tinh.

Một sự kiện siêu tân tinh loại II có thể xảy ra trong giai đoạn tiến hóa siêu đỏ, nhưng, nó có thể xảy ra khi một ngôi sao tiến hóa để trở thành siêu sao xanh. Ví dụ, Supernova 1987a trong Đám mây Magellan Lớn là cái chết của một siêu sao xanh.

Thuộc tính của Blue Supergiants

Trong khi các siêu sao đỏ là những ngôi sao lớn nhất, mỗi ngôi sao có bán kính từ 200 đến 800 lần bán kính của Mặt trời của chúng ta, các siêu sao màu xanh được quyết định nhỏ hơn. Hầu hết là dưới 25 radii mặt trời. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, chúng đã được tìm thấy là một trong những khối lượng lớn nhất trong vũ trụ. (Đáng để biết rằng đồ sộ không phải lúc nào cũng giống như lớn. Một số vật thể lớn nhất trong vũ trụ - các lỗ đen - rất, rất nhỏ.) Siêu sao xanh cũng có những cơn gió sao rất nhanh, mỏng manh thổi vào không gian.

Cái chết của siêu sao xanh

Như chúng tôi đã đề cập ở trên, siêu sao cuối cùng sẽ chết như siêu tân tinh. Khi họ làm, giai đoạn cuối cùng của sự tiến hóa của họ có thể là một ngôi sao neutron (pulsar) hoặc lỗ đen. Vụ nổ siêu tân tinh cũng để lại những đám mây khí và bụi tuyệt đẹp, được gọi là tàn dư siêu tân tinh. Nổi tiếng nhất là Tinh vân Con cua, nơi một ngôi sao phát nổ hàng ngàn năm trước. Nó trở nên hữu hình trên Trái đất vào năm 1054 và ngày nay vẫn có thể nhìn thấy qua kính viễn vọng. Mặc dù ngôi sao tiền thân của Cua có thể không phải là siêu sao xanh, nhưng nó minh họa cho số phận đang chờ đợi những ngôi sao như vậy khi chúng ở gần cuối đời.

Hình ảnh Kính viễn vọng Không gian Hubble của Tinh vân Con cua. NASA

Được chỉnh sửa và cập nhật bởi Carolyn Collins Petersen.