Vì sao gió vũ trụ mạnh lại làm hố đen bé lại?

[Nhung Phan]

Trước khi biến mất, ngôi sao khổng lồ làm điều kỳ lạ gì khiến cả vũ trụ phải chú ý?

Khi sao "rock star"... nổ tung và để lại di sản là hố đen​

Không phải mọi ngôi sao đều sống lâu và chết êm ái như Mặt Trời của chúng ta. Một số ngôi sao cực kỳ to lớn, nặng gấp hơn 100 lần Mặt Trời, lại sống cực ngắn, cháy rực rỡ như "rock star", rồi kết thúc cuộc đời bằng cách sụp đổ thành hố đen. Nhưng trước khi chết, chúng có một “thói quen” bất ngờ: ói ra một lượng vật chất khổng lồ vào không gian.

Điều thú vị là các nhà khoa học vừa phát hiện những ngôi sao khổng lồ này có thể phóng ra vật chất còn mạnh mẽ hơn chúng ta tưởng. Gió sao, luồng khí bị thổi bay khỏi bề mặt ngôi sao, không phải kiểu gió nhẹ nhàng, mà như cơn bão cấp vũ trụ, đủ sức tước đi lớp vỏ ngoài của cả một khối khí khổng lồ đang bùng cháy.

Gió mạnh không chỉ làm "gầy" sao mà còn quyết định số phận hố đen​

Nhóm nghiên cứu do Kendall Shepherd dẫn đầu đã xây dựng mô hình kết hợp cả dữ liệu quan sát lẫn lý thuyết. Họ tìm ra rằng chỉ khi tính đến gió sao cực mạnh, mô hình mới khớp với thực tế: những ngôi sao này giữ được vẻ ngoài nóng rực, nhỏ gọn hơn dự đoán cũ, và không "nở to ra" khi già đi như ta từng nghĩ.

Tinh vân Tarantula nằm ở chòm sao Dorado (Cá heo) phía nam, cách Trái đất 160.000 năm ánh sáng. Đây là nơi có những ngôi sao nóng khổng lồ
​

Điều này quan trọng bởi vì, khi gió quá mạnh, nó làm sao mất đi khối lượng đáng kể trước khi chết. Và khi đó, ngôi sao sẽ sụp đổ thành một hố đen nhỏ hơn, khác xa với các mô hình cũ từng dự đoán tạo ra những hố đen trung bình, cực lớn nhưng lại rất hiếm khi thấy trong vũ trụ.

Một ví dụ đặc biệt là ngôi sao R136a1 trong Tinh vân Tarantula, một quái vật với khối lượng lên đến 230 lần Mặt Trời. Mô hình mới cho thấy nó có thể sinh ra từ một ngôi sao đơn siêu khổng lồ, hoặc từ cú va chạm hợp nhất giữa hai sao lớn, điều khiến các nhà nghiên cứu không khỏi bất ngờ.

Cơn bão định hình các cặp hố đen và sóng hấp dẫn​

Nghiên cứu còn mở ra một cánh cửa thú vị khác: với gió sao mạnh, các cặp sao có thể tồn tại đủ lâu mà không va vào nhau, để rồi cùng chết đi thành hai hố đen riêng biệt. Chính những cặp hố đen này, khi xoáy vào nhau và hợp nhất, tạo ra sóng hấp dẫn, thứ chúng ta đang bắt được bằng các máy dò như LIGO.

Một minh họa của nghệ sĩ về hai lỗ đen quay quanh nhau và va chạm, cách Trái đất 1,4 tỷ năm ánh sáng. Sự hợp nhất tạo ra những gợn sóng trong không thời gian gọi là sóng hấp dẫn. LIGO đã phát hiện ra những sóng này vào tháng 12 năm 2015.(Nguồn hình ảnh: LIGO)
​

Ngược lại, nếu gió yếu, các sao dễ nở ra, va chạm và chỉ tạo ra một hố đen đơn, bỏ lỡ cơ hội tạo ra sóng hấp dẫn. Nhờ mô hình mới, các nhà khoa học có thể giải thích tốt hơn về những tín hiệu sóng hấp dẫn đã ghi nhận, thứ từng khiến Einstein cũng phải hồi hộp nếu còn sống.

Tuy nhiên, nghiên cứu hiện vẫn chỉ mới áp dụng cho môi trường hóa học đặc biệt trong Đám Mây Magellan Lớn. Bước tiếp theo là kiểm tra xem điều tương tự có xảy ra ở những môi trường khác trong vũ trụ hay không.

Nếu chỉ một cơn gió sao có thể thay đổi số phận của một hố đen, thì điều gì đang chờ đợi chúng ta ngoài kia trong những vùng vũ trụ chưa từng được chạm tới? (Space)