Thuở ban đầu, bóng tối... và sau đó...
Ầm! 1 sự sống mới không ngừng lớn mạnh được hình thành
về thời gian, không gian và vật chất.
Và, nhìn xa hơn những gì ta từng tưởng tượng trên cả giới hạn sinh tồn của chúng ta
về 1 nơi ta gọi là... VŨ TRỤ.
Mỗi vì sao lấp lánh bạn thấy trên bầu trời đêm,
là bầu khí siêu nóng sáng chói,
to hơn bất kì hành tinh nào.
Và mỗi chúng đều có 1 câu chuyện riêng.
Sự ra đời trớ trêu,
1 sự sống bên bờ vực thẳm.
Trọng lực tập hợp ngôi sao lại từ những vật thể,
và sau đó lại muốn nghiền nát nó.
Và cái chết làm vang động bầu trời.
Tất cả mọi thứ đều biến mất trong ánh sáng chói lòa,
vụ nổ lớn nhất trong vũ trụ.
Vũ trụ luôn ở trạng thái bất định và đầy hoạt động...
Sự Sống và Chết của 1 ngôi sao.
Giống các thành phố lộng lẫy ở sa mạc,
các thiên hà hình thành từ vũ trụ tối tăm.
Chúng được tạo thành từ hàng tỉ các ngôi sao sáng chói.
Có hàng tỉ tỉ các ngôi sao.
Thực tế, có khoảng 400 tỉ ngôi sao trong thiên hà của chúng ta,
mới chỉ là trong thiên hà của chúng ta thôi.
Nhưng các ngôi sao được hình thành thế nào?
Chúng sẽ chết ra sao?
Và sẽ thế nào khi sự tồn tại loài người trên Trái Đất
phụ thuộc vào cái chết của các ngôi sao?
Cuộc truy tìm câu trả lời bắt đầu từ đây,
trong 1 đám mây khí và bụi
lơ lửng trong sa mạc đầy sao này.
Bạn đang chiêm ngưỡng Cột tạo hóa.
Nơi hình thành những ngôi sao trẻ.
Các ngôi sao mới trong quá trình sinh ra ở miền giữa.
cách Trái Đất 7000 năm ánh sáng,
các cái cột là 1 phần của Tinh vân Đại bàng,
1 trong hàng tỉ các vùng hình thành ngôi sao trong vũ trụ.
Các cột đang kéo những đám mây bụi và khí hidro về phía chúng.
Nếu bạn còn nhớ bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học,
bạn sẽ thấy các nguyên tố nhẹ ở trên đầu,
hidro, heli, liti, những loại khí đó.
Và các nguyên tố nặng hơn lui xuống dưới.
Chính khí hidro, khí nhẹ và đơn giản nhất, lại là nhiều nhất trong vũ trụ,
đó chính là thành phần cốt yếu của các ngôi sao.
Trong vòng tinh vân, các bụi khí
từ từ hợp thành các khối nhỏ hơn qua hàng triệu năm,
đẩy lẫn nhau bởi 1 lực rất quen thuộc.
Cùng loại lực đó
mà gắn kết ta với Trái Đất, giữ chúng ta đứng trên Trái Đất,
trọng lực, là lực mà đẩy các vật lại với nhau
theo cái cách mà cho chúng ta...
các hành tinh, ngôi sao và thiên hà trong vũ trụ.
Trọng lực, theo nhiều nghĩa, là lực quan trọng nhất trong thiên văn học.
Và khi trọng lực xảy ra trong vũ trụ
thì 1 trong những thứ cơ bản nó tạo ra chính là ngôi sao.
Các ngôi sao là nhiều loại khối cơ bản
được tạo ra khi trọng lực đẩy các khối bụi khí lại với nhau.
Mỗi đám mây co rút lại
có thể tạo ra ở bất kì đâu từ vài tá
đến hàng nghìn ngôi sao.
Để tạo thành 1 ngôi sao giống mặt trời,
cách xa hàng triệu dặm,
1 đám khối bụi khí phải có
kích thước gấp 100 lần so với của hệ Mặt trời.
Các đám mây này bắt đầu sự sống khá lạnh,
với nhiệt độ âm hàng trăm độ F.
Nhưng khi trọng lực phân mảnh và nén chúng lại,
nhiệt bắt đầu bay lên cao.
Trong khoảng vài trăm ngàn năm,
đám mây xoay vòng hình chiếc đĩa phẳng.
Trọng lực dồn nén tâm đĩa thành 1 khối cầu,
nơi mà nhiệt tăng lên ở mức 2 triệu độ.
Khối cầu rực rỡ này được biết đến với cái tên Sao mới hình thành.
10 triệu năm sau,
lõi đầy khí hidro nóng già của ngôi sao trẻ
đạt qua mức 18 triệu độ,
và sau đó điều kì diệu đến khó tin xảy ra.
Lõi bắt đầu nóng khủng khiếp, nó có thể duy trì phản ứng nhiệt hạch.
Phản ứng nhiệt hạch....
là rất nhiều dấu hiệu nhưng trong đó rất nóng
và những nguyên tử nhỏ trở nên lớn hơn.
Các nguyên tử Hidro di chuyển rất nhanh
đến mức chúng nhập lại làm 1
và tạo thành 1 nguyên tử heli.
Chính phản ứng hạt nhân đó đã tạo ra năng lượng
để cung cấp cho sự sống của ngôi sao,
cho nó 1 nguồn ánh sáng và nhiệt bất tận.
Nó tự phát sáng, nó cũng tự tạo ra nhiệt.
Và nó giải thích cho việc hình của 1 ngôi sao.
Nếu có sự dung hợp, sẽ có 1 ngôi sao.
Khi được sinh ra, sự sống của ngôi sao sẽ là 1 cuộc chiến liên tục,
1 cuộc chiến toàn lực chống lại trọng lực.
Trọng lực tập hợp ngôi sao từ những vật thể, và sau đó lại nghiền nát.
Trọng lực không từ bỏ, nó muốn kéo mọi thứ lại với nhau.
Nếu ngôi sao muốn tồn tại, 1 cách lâu dài,
nó phải tìm cách chống lại trọng lực.
Bạn có thể cảm nhận trọng lực mọi lúc. Khi bạn nhảy
hay trèo núi,
trọng lực luôn kéo bạn rơi xuống.
Và để chống lại trọng lực, bạn phải tìm cách
tạo ra 1 lực
có hướng ngược với hướng của trọng lực.
Nếu có sợi dây, bạn có thể dùng lực cơ bắp để kéo sợi dây,
để chống lại, và thậm chí vượt cả trọng lực.
Nhưng không có nghĩa là trọng lực không còn.
Nó luôn hoạt động.
Nên bạn phải duy trì lực này để không bị rơi xuống.
Và nếu bạn từ bỏ hoặc tuột tay khỏi dây,
trọng lực sẽ thắng còn bạn sẽ rơi xuống.
Và đó cũng là điều tương tự với ngôi sao.
Các ngôi sao cố giữ chúng chống lại lực ép của trọng lực.
Trọng lực muốn ép nát ngôi sao vào tận trung tâm.
Đối với ngôi sao, phản ứng nhiệt hạch cung cấp 1 sợi dây,
trong dạng lực nén.
Nhiệt làm cho các hạt phân tử trong ngôi sao chuyển động nhanh,
và chúng phá ra ngoài,
điều đó tạo ra lực nén
mà có thể giữ cho ngôi sao chống lại lực trọng trường.
Lượng lực nén đẩy ra ngoài ngôi sao vừa đúng bằng
lượng lực trọng trường tác động lên ngôi sao.
Và ngôi sao có thể ở yên đó cho đến khi điều gì đó thay đổi.
Ngôi sao sẽ dành phần lớn sự sống trong trạng thái cân bằng này.
Đó là cụm từ mà các nhà khoa học gọi là " chuỗi chính".
Mặt trời nằm ở giữa trong chuỗi, chúng ta thật hạnh phúc là nó ở yên đó,
nó cung cấp đủ năng lượng cho ta mỗi ngày,
và đó là thứ tạo nên sự sống.
Tất cả các ngôi sao trong " chuỗi chính" không hề giống nhau.
Một số nhỏ và lạnh hơn cả Mặt trời.
Một số khác thì lớn và nóng hơn.
Điều đó có nghĩa mọi thứ nóng thế nào
đều liên quan tới màu ánh sáng mà nó phát ra.
1 ngôi sao như mặt trời,
phần lớn ánh sáng phát ra có màu vàng.
Nếu mặt trời mà nóng hơn,
bước sóng của ánh sáng sẽ chuyển thành màu xanh lam.
Hay thậm chí là màu tím đậm.
Những ngôi sao lạnh hơn giải phóng nhiều ánh sáng đỏ.
Nhỏ, lạnh, ngôi sao đỏ, giống như Proxima Centauri,
ngôi sao gần mặt trời nhất, được biết đến với cái tên " Lùn đỏ".
Nhỏ bằng 1/10 khối lượng Mặt trời.
Với nhiệt độ bề mặt lạnh hơn hàng ngàn độ.
Đó cũng là loại ngôi sao phổ biến nhất trong vũ trụ.
Có rất nhiều kiểu ngôi sao mờ " Lùn đỏ" này
trôi nổi ngoài không gian hơn là những ngôi sao giống như mặt trời.
Tất nhiên, khi bạn nhìn lên bầu trời đêm,
bạn sẽ không thấy được chúng,
không thể thấy bọn " Lùn đỏ" vì chúng quá mờ nhạt.
Bạn sẽ vui khi thấy những ngôi sao rất sáng và hiếm gặp
mà thực ra nó cách bạn rất xa.
Ở phía cuối bên kia của "chuỗi chính",
là những ngôi sao lớn màu xanh lam.
Nhiệt độ trung bình bề mặt lên đến 45,000ºF( 25000ºC)
Khối lượng bằng khoảng 20 lần so với của mặt trời.
Và sáng hơn gấp 10,000 lần.
Trong sự sống và cái chết của 1 ngôi sao, kích thước rõ ràng là vấn đề.
Khối lượng là thứ cơ bản
quyết định sự sống của 1 ngôi sao.
Khối lượng của chúng càng lớn
thì sẽ sống ít hơn so với những ngôi sao nhẹ hơn.
Và nghe có vẻ hơi lạ,
vì ngôi sao lớn có nhiều nhiên liệu để dùng
nên bạn nghĩ chúng sẽ sống lâu hơn.
Những ngôi sao có khối lượng lớn
sẽ đốt nhiên liệu
nhanh hơn so với các ngôi sao nhỏ.
Hãy tưởng tượng 2 tay chơi bạc ngồi chơi Blackjack.
Bạn sẽ nghĩ là người có nhiều tiền nhất, người có nhiều" nhiên liệu để đốt" nhất,
sẽ trụ lại lâu nhất.
Nhưng sẽ thế nào nếu người chơi đó đặt cược tiền cực lớn cho mỗi ván?
1 người đánh bạc mà đặt rất nhiều tiền
khoảng $10,000 trong 1 lần chơi
sẽ tiêu số tiền đó nhanh hơn nhiều.
Vì vậy mà khối lượng càng lớn, thì nhiệt độ cao hơn, lực nén cao,
và mức độ dung hòa cũng cao nữa.
Nó sẽ ra đi nhanh hơn nếu khối lượng lớn hơn.
Và đó chỉ giống như 1 phép tính đơn giản: bạn có bao nhiêu năng lượng,
và đó sẽ là mức độ mà bạn chuyển hóa nó.
Ngôi sao có khối lượng lớn sẽ sớm kết thúc sự sống.
Ví như cây nến bị đốt cả 2 đầu, thì sự sống nằm ở đoạn giữa 2 đầu đó.
Ngôi sao khối lượng lớn có thể chết trong khoảng 1 triệu năm.
1 ngôi sao có khối lượng bằng 10 lần so với mặt trời,
thì chỉ có thể sống bằng khoảng 1/1000 so với mặt trời.
Mặt trời sẽ sống khoảng 10 tỉ năm.
1 ngôi sao gấp 10 lần mặt trời,
chỉ có thể sống được 10 triệu năm mà thôi.
Trong khi các ngôi sao khối lượng lớn có tuổi tính theo hàng triệu năm,
thì những ngôi sao nhẹ nhất lại có sự sống kéo dài
hàng tỉ năm, nếu không phải là hàng ngàn tỉ.
Những ngôi sao nhẹ từng được sinh ra trong vũ trụ,
và vũ trụ tạo ra các ngôi sao khoảng hơn 10 tỉ năm,
tất cả những ngôi sao này đều vẫn còn rất trẻ.
Chưa ai trong số chúng có vẻ tiến gần đến cái chết.
Nhưng đối với tất cả ngôi sao, gồm cả mặt trời,
sự sống trên chuỗi chính không thể kéo dài mãi.
Nó chỉ kéo dài chừng nào ngôi sao đó còn nhiên liệu để đốt.
Nếu hết nhiên liệu, phản ứng dừng và trọng lực... thắng.
Trọng lực không bao giờ từ bỏ,
trong khi nhiên liệu lại có thể hết sau đó.
Ngôi sao và cả người leo núi đều có chung nhược điểm này,
đó là nếu cả 2 không duy trì được cuộc chiến chống lại trọng lực, cái chết sẽ chết.
1 cái chết bất ngờ.
Không chỉ riêng kích thước ngôi sao ảnh hưởng đến thời gian sống của nó,
mà còn ảnh hưởng đến việc nó sẽ chết thế nào.
Ngôi sao lớn nổ tung khi ở trạng thái biến động dữ dội nhất,
trong khi các ngôi sao nhỏ lại cam chịu phai mờ 1 cách từ từ.
Qua 5 tỉ năm,
Mặt trời, 1 ngôi sao trung tuổi với khối lượng thấp,
đã suôn sẻ đốt nguồn nhiên liệu hidro của nó.
Như 1 tay bạc từ từ đốt tiền qua những cọc thẻ.
Tay bạc có thể ngồi đó trong 1 khoảng thời gian dài,
giống như 1 ngôi sao đốt hidro trong thời gian dài tương tự.
Tuy nhiên, ở thời điểm nào đó, bạn sẽ hết tiền.
Các nhà khoa học dự đoán rằng 5 tỉ năm nữa,
mặt trời sẽ kết thúc công việc của nó:
Nguồn cung nhiên liệu hidro sẽ cạn kiệt hoàn toàn,
phản ứng nhiệt hạch sẽ ngừng lại,
và trọng lực bắt đầu ép ngôi sao lại.
Ở thời điểm đó, tình hình sẽ trở nên khủng khiếp.
Để tồn tại, ngôi sao giống mặt trời phải tìm 1 nguồn nhiên liệu mới.
Trong tay nó có heli...
nhưng để đốt cháy heli, thì lõi buộc phải
nóng hơn 10 lần so với quá trình đốt hidro trước đây.
Nó sẽ không thể tạo hỗn hợp heli thành những thứ nặng hơn,
như các-bon và oxi,
cho đến khi lõi thực sự đủ nóng.
Và đó là vì rất khó để làm các nguyên tử heli đến gần nhau
đủ để tạo ra lực hạt nhân mạnh để vượt qua,
tóm lấy chúng, và buộc chúng hòa với nhau.
Khi nó tiếp tục co mình vào trong,
tự nhiên đã cho ngôi sao 1 sợi dây sống.
Lõi đã thực sự siêu nóng
bởi lực nén trọng trường đang muốn ép ngôi sao lại.
Khi đạt tới 180 triệu độ, nó bắt đầu hòa heli với nhau để tạo các-bon,
trong 1 canh bạc đầy may rủi để có thể sống sót.
Tay bạc khi mất hết hy vọng sẽ đi thế chấp nhà
để lấy thêm tiền.
Nhưng khi kiếm thêm nhiều tiền để đốt,
nó chỉ là cách để trì hoãn điều sẽ xảy ra, đi đến chuyện vỡ nợ.
Đối với 1 ngôi sao, cái chết là điều chắc chắn xảy ra.
Ngôi sao mà mất 10 tỉ năm để đốt hết lượng hidro,
giờ lại cung cấp qua nguồn cung heli của nó chỉ trong khoảng 100 triệu năm.
Và sau đó phản ứng bắt đầu.
Khi nó hết hidro... sẽ tiếp tục dung hòa tạo heli.
Hết heli... lại cố gắng tạo các-bon và sẽ thất bại.
Nhưng tất cả các phản ứng,
tất cả những" cái mà đang xảy ra", chỉ xảy ra trong 10% sự sống còn lại.
Nhiệt bay lên cao trong sự cháy heli
khiến các lớp ngoài ngôi sao bắt đầu phình lên.
Tại thời điểm đó, bầu khí quyển bên ngoài của ngôi sao
sẽ được tạo ra yếu ớt bởi trọng lực
nó như kiểu bay hơi đi chỗ khác.
Qua những cái mà tôi gọi là " sự ợ ra", nó sẽ tống ra
bên ngoài lớp vỏ khí, được tạo ra yếu ớt bởi trọng lực.
Nó sẽ chuyển ra ngoài các lớp vỏ khí
phát sáng bởi tâm là ngôi sao nóng.
Và nó sẽ gây ra cái được gọi là hiện tượng " tinh vân hành tinh".
Những lớp vỏ khí đẹp bao xung quanh cái lõi tắt ngấm của mặt trời.
Với cái lõi không thể tập trung thêm bất kì phản ứng hạt nhân nào nữa,
liệu nó có thể tồn tại dưới sức ép của trọng lực?
Khi 1 ngôi sao với kích thước mặt trời chết, nó sẽ giải phóng lớp vỏ bên ngoài.
Với việc không có phản ứng hạt nhân nào để tạo ra lực nén ra ngoài,
trọng lực đã có được thế thượng phong.
Ngôi sao bắt đầu tắt,
như 1 người leo núi quá mệt khi phải giữ sợi dây.
Có 1 khả năng là người đó sẽ sử dụng
nếu anh ta quá mệt để giữ chắc được sợi dây,
và nếu anh ta có thể tìm 1 vách trên núi đá mà anh ta đang trèo.
Trọng lực có thể tác dụng lên anh ta chỉ 1 lần
nhưng cái vách nhô ra sẽ giúp anh ta chống lại trọng lực.
Và anh ta không phải mất thêm chút sức lực nào nữa.
Có 1 loại ngôi sao, và Mặt trời là 1 ví dụ,
nơi mà ngôi sao thấy nó có 1 lối thoát trong cuộc chiến với trọng lực.
Ngôi sao đang co lại tự tìm thấy được cái vách ở 1 nơi đầy ngạc nhiên: electron,
nhỏ bé, các hạt phân tử mang điện âm.
Electron không thích bị nén lại vì vậy chúng rất gần nhau,
vì chúng hoàn toàn không ưa gì nhau.
Nếu bạn gộp những hạt electron này đủ cứng, thì lực nén của chính các hạt electron
có thể giúp ngôi sao chống lại trọng lực.
Khi lõi của ngôi sao giống mặt trời đang chết dần
bị nghiền nát đến kích thước của Trái Đất,
đây gọi là" lực nén suy giảm electron" vượt lên.
Trọng lực không còn tấn công ngôi sao được nữa.
Nó nguội dần đi thành phế tích kì quái được gọi là "Lùn trắng".
Giống như ngôi sao này, Sirius B,
chỉ có thể nhìn mờ mờ bên cạnh ngôi sao đồng hành Sirius,
ngôi sao sáng hơn trên bầu trời.
Giờ đây, 1 "Lùn trắng" lại là kiểu sao lạ.
Nó rất đặc.
"Lùn trắng" có khối lượng gấp 300,000 lần so với của Trái Đất,
lại được nén bằng với kích thước của Trái Đất.
Nếu bạn có 1 thìa đầy vật chất, nó sẽ nặng vài tấn.
Nó thực sự rất thú vị.
"Lùn trắng" là giai đoạn cuối cùng trong sự sống của 1 ngôi sao.
Nhưng nó vẫn chưa chết hẳn.
Nó vẫn sẽ tiếp tục tỏa sáng trong vài tỉ năm nữa
vì nó vẫn đang giải phóng dần dần nguồn năng lượng đã tạo ra trong thời gian sống.
Tôi gọi đó là " ngôi sao nghỉ",
vì tất cả ánh sáng mà nó tỏa ra,
là năng lượng mà nó tích lũy được trong suốt thời gian sống trước đây,
trong khi nó hòa trộn các thành phần nhẹ để tạo ra thành phần nặng hơn,
như cách mà mặt trời đang làm.
Nó đang tiêu đi những gì đã tích góp được, và giờ nó là ngôi sao nghỉ.
Đó cũng sẽ là số phận của mặt trời.
Nhưng một số "Lùn trắng" có thể có lần hoan hô cuối cùng,
nhờ 1 người bạn mà đã ra tay giúp đỡ.
Bởi vì, mặc dù Mặt trời là kẻ đơn độc,
hơn 1 nửa tổng số ngôi sao sinh tồn trong vũ trụ đều có ít nhất 1 người đồng hành.
Hầu hết chúng đều là cặp đôi, hay thậm chí là 1 hệ thống các ngôi sao.
Các cặp ngôi sao gần nhau
có thể có số phận khác nhau.
Nếu 1 "Lùn trắng" gần với 1 ngôi sao khác
mà là 1 phần của cặp đôi,
nó có thể cần thiết hút chất sống từ người bạn của nó.
Ngôi sao nhỏ mà đặc đó sử dụng lực kéo trọng trường mạnh
bắt đầu hút dòng khí hidro.
Nếu nó thu vật chất từ 1 ngôi sao đồng hành,
và tăng thêm về khối lượng,
thì sau đó, khối lượng của "Lùn trắng" có thể đạt tới giới hạn dễ dao động,
thông thường nhiều hơn khoảng 40% so với khối lượng mặt trời.
Ở thời điểm đó, "Lùn trắng" phải chịu vụ nổ thảm khốc,
nơi mà tất cả mọi thứ đều biến mất trong ánh chớp chói lòa.
Cái được gọi là "nhiệt hạch trốn thoát" của ngôi sao nghỉ.
Vụ nổ khổng lồ này được biết đến như loại 1a siêu tân tinh (sao băng).
Nếu mặt trời đã định làm thế, và nó sẽ không,
nó sẽ chết theo cách im lặng hơn...
Nhưng nếu nó như thế, bạn sẽ phải cần đến
thuốc chống nắng hay chống siêu tân tinh trong vài tỉ năm
để tự bảo vệ bạn khỏi ánh chớp chói lòa đó.
Nhà thiên văn học Alex Filippenko, thuộc đại học California Berkeley
là 1 trong những người săn tìm sao băng thành công nhất
Đội của ông ấy đã tìm được trên 600 sao băng trong thập kỉ trước.
1 kì công thật khó tin
xem xét chúng có xuất hiện 2 lần mỗi thế kỉ trong mỗi thiên hà.
Tìm kiếm siêu tân tinh
hơi giống với việc quét dò 1 sân vận động đông đúc với cái ống nhòm,
với hi vọng bắt được 1 người có thể đang chụp đèn flash
ở 1 thời điểm cho trước.
Nếu bạn định nhìn cá nhân 1 ai đó, từng người 1,
bạn sẽ thấy rất khó khăn
trong việc tìm ra người mà đang chụp ảnh.
Filippenko tăng mức độ công việc
bằng việc mở rộng nghiên cứu từng ngôi sao đơn lẻ,
hay thậm chí từng thiên hà đơn lẻ.
Để làm việc này ông ấy cần đến sự giúp đỡ của 1 trợ lí công nghệ cao.
Đây là máy tự động dò tìm
các ngôi sao nổ tung, các siêu tân tinh.
Nó đã được lập trình để tự động chụp ảnh
của hơn 1000 thiên hà trong 1 đêm,
và sau hơn 1 tuần nó sẽ chụp được 7 hoặc 8,000 thiên hà,
và sau đó nó lặp lại quá trình
so sánh những ảnh mới với ảnh cũ của mỗi thiên hà.
Thường thì các ảnh mới không có gì mới, nhưng đôi khi,
1 ngôi sao nổ tung, và siêu tân tinh biến mất.
Bạn có thể thấy trong ảnh mới có 1 điểm sáng
mà không hề có trong những ảnh trước đó.
Mặc dù 1 siêu tân tinh nhìn bằng mắt thường trông rất sáng
nhưng ánh sáng nhìn thấy chỉ là 1% của 1% của tổng năng lượng.
tức là 1/10,000 của toàn bộ năng lượng giải phóng bởi vụ nổ lớn khủng khiếp.
Dù siêu tân tinh loại 1A đến từ vụ nổ của "Lùn trắng",
rất nhiều loại khác, được biết như siêu tân tinh loại II,
báo trước cái chết của những ngôi sao nặng hơn,
có lẽ bằng 8 hoặc 10 lần so với khối lượng của mặt trời.
Không như các anh em nhỏ bé của chúng,
khi các ngôi sao lớn cạn kiệt nguồn nhiên liệu hidro,
chúng có nguồn năng lượng thô để bắt đầu dung hòa những thành phần khác.
Tro tàn của mỗi lần phản ứng nhiệt hạch trở thành nhiên liệu cho lần phản ứng kế tiếp,
vì vậy khi gần đến giai đoạn kết thúc sự sống, ngôi sao khổng lồ giống như 1 củ hành
ở phương diện cắt ngang, với 1 lớp ngoài là nhiên liệu cơ bản, hidro,
bao bọc lớp lớp bởi các nguyên tố nặng dần.
Trong suốt cuộc đời nó dung hòa hidro thành heli,
từ heli thành các-bon và oxi,
sau đó lại từ oxi thành ne-on và ma-giê,
và tiếp sau là silic và lưu huỳnh...
Và cuối cùng là sắt. Ngôi sao khổng lồ hình thành 1 lõi sắt.
Việc dung hòa sắt thành các nguyên tố nặng hơn
không hề tốt cho ngôi sao, nó không duy trì độ nóng bên trong ngôi sao,
vì sự dung hòa sắt thành nguyên tố nặng hơn
cần năng lượng và hấp thụ năng lượng, nó không hề giải phóng năng lượng.
Vì thế lõi sắt được hình thành không qua dung hòa,
và bắt đầu trở nên không ổn định,
khi nó đạt tới khối lượng bằng 1.5 lần khối lượng mặt trời, nó sẽ nổ tung.
Và vụ nổ cực kì đáng sợ.
Bằng khoảng 1/2 kích thước so với Trái Đất
lõi sắt bị nghiền nát ra thành 1 thực thể rộng xấp xỉ 10 dặm.
Trong chốc lát cái lõi nổ tung ấy bật ngược lại,
đâm mạnh vào lớp ngoài của ngôi sao,
và tạo ra 1 trong những vụ nổ lớn nhất trong vũ trụ
kể từ khi vụ nổ Big Bang xảy ra.
Vụ nổ của lõi sắt
thổi bay phần còn lại của ngôi sao trong vụ nổ lớn khủng khiếp.
Nó thực sự là hiện tượng thú vị đến khó tin.
Các nhà khoa học tin rằng các siêu tân tinh có nhiều ý nghĩa đối với vũ trụ
chứ không chỉ là các vụ trình diễn ánh sáng kì vĩ.
Chúng thực chất là nguồn tài nguyên các nguyên tố nặng
tạo nên mọi thứ xung quanh ta.
Tất cả sắt trong xưởng đúc này
đến từ vụ nổ các ngôi sao.
Tất cả chúng mà bạn thấy ở mọi nơi đều từ vụ nổ mà ra.
Thực tế, tất cả nguyên tố nặng hơn sắt
đều trực tiếp hay gián tiếp được tạo ra từ các vụ nổ.
Và những nguyên tố này đã bị loại bỏ ra ngoài vũ trụ bởi vụ nổ khổng lồ.
Khi vật chất từ những vụ nổ này
lan rộng ra vũ trụ, nó trở thành 1 hỗn hợp của
các hành tinh, vệ tinh, ngôi sao mới và cả những thứ to lớn phi thường...
Nếu bạn tìm về thời điểm của tổ tiên mình trong quá khứ,
bạn sẽ thấy 1 vụ nổ ngôi sao trong cây phả hệ gia đình mình.
Chúng ta được tạo ra từ vật chất của ngôi sao, hay bụi sao,
như Carl Sagan đã từng nói.
Những nguyên tố trong cơ thể bạn, không chỉ khái quát, mà 1 cách cụ thể,
các nguyên tố đó nặng hơn cả hidro và heli,
đến từ các ngôi sao đã tắt từ lâu.
Can-xi trong xương bạn, oxi mà bạn thở,
sắt trong tế bào máu của bạn, cac-bon có trong phần lớn các tế bào...
tất cả chúng đều được tạo ra trong ngôi sao qua phản ứng nhiệt hạch,
và sau đó bị đẩy ra ngoài bởi ngôi sao sắp nổ.
Và những nguyên tố nặng nhất, sắt và thứ nặng hơn nó,
được tạo ra bởi những vụ nổ, bởi những ngôi sao sắp nổ tung.
Trong khi vụ nổ của sao sắp nổ loại II
trút vào vũ trụ những nguyên tố nặng,
lõi của sao nổ không bị thay đổi chút nào.
Hủy diệt là công việc của trọng lực.
Nhưng để nghiền nát lõi nhỏ hơn cả kích thước của "lùn trắng",
nó sẽ phải vượt qua được lực lạ, lực nén suy giảm electron.
Trọng lực đã tìm ra 1 cách để đánh bại
xu hướng đó các hạt electron phải đẩy lẫn nhau,
bằng cách nối kết electron với proton và trung hòa chúng.
Giờ bạn có 1 vật được làm hoàn toàn không có nơ-tron,
và trọng lực thắng, nó sẽ cho phép hệ thống phá sâu thêm,
và sẽ không còn electron để ngăn chặn điều đó nữa,
và trọng lực sẽ giành phần thắng.
Trừ phi... nơ-tron, nó xảy ra theo hướng khác, cũng không ưa gì nhau,
và kết quả là sẽ có 1 vật mới ổn định, thậm chí còn nhỏ hơn,
và đặc hơn, được gọi là " sao Nơ-tron".
So sánh với sao bình thường, sao Nơ-tron là những viên sỏi vũ trụ.
Chúng chỉ nhỏ khoảng 10 dặm bề rộng.
Tưởng tượng bạn có 1 ngôi sao gấp 1.5 lần kích thước mặt trời
và bạn nén tất cả vật chất vào nơi nhỏ bé,
bằng kích thước của bang Manhattan chẳng hạn.
Chỉ để tạo ra được sao nơ-tron.
Ép chặt lượng khổng lồ đó vào 1 nơi bé như thế
tạo ra 1 vật cực kì đặc.
1 thìa đầy sao nơ-tron có thể nặng 1 tỉ tấn.
Các sao nơ-tron là những vật thể thú vị
và kì lạ trong vũ trụ mà các nhà thiên văn học nghiên cứu.
Nếu loài người định đứng trên 1 sao nơ-tron,
có thể đó sẽ không thoải mái chút nào.
Trên Trái Đất, nếu họ nặng 68kg thì trên sao nơ-tron, họ sẽ nặng
bằng cái gì đó 10 tỉ tấn.
Sinh vật học không thể lí giải lượng lực nén
và, 1 người sẽ bị ép xẹp lép
khi đứng trên bề mặt sao nơ-tron.
Thêm vào đó là, sao nơ-tron quay với tốc độ rất nhanh.
Hàng trăm lần mỗi giây trong vài trường hợp.
Đó là vòng quay cực nhanh
nó giúp các nhà thiên văn học lần đầu tiên phân biệt được sao nơ-tron.
1 số sao nơ-tron quay rất nhanh,
và chúng có 1 từ trường cao đến kinh ngạc.
Từ trường đó, cùng với vòng quay,
buộc 1 nhóm các hạt mang điện, electron,
đi theo trục của từ trường.
Và những electron cực nhanh này phát sáng,
chúng tạo ra 1 chùm sáng tập trung.
Nó giống như ngọn hải đăng mà đèn lúc nào cũng bật,
nhưng bạn chỉ nhìn được nó
khi ánh sáng ngọn hải đăng cắt ngang tầm nhìn của bạn
1 cách tương tự, chúng ta có thể thấy sao nơ-tron tỏa sáng
chỉ khi chùm sáng chỉ về phía ta.
Đó được gọi là " ẩn tinh".
1 số ngôi sao quá lớn, gấp 25 đến 40 lần khối lượng mặt trời,
thậm chí không 1 sao nơ-tron nào có thể trụ được dưới trọng lượng của lực nén
và trọng lực sẽ nghiền nát chúng mạnh hơn,
thành 1 vật đặc vô tận
và gần như không có giới hạn:
Lỗ đen vũ trụ.
Ở khái niệm nào đó, 1 lỗ đen đại diện cho cái chết cuối cùng của ngôi sao.
1 lỗ đen về cơ bản là chiến thắng của trọng lực vượt qua khối lượng.
Nó hoàn toàn là phế tích của ngôi sao, 1 ngôi sao rất lớn.
Phế tích này tạo ra 1 vùng không gian
nơi mà vật chất được nén đặc lại ở mức cao
cái mà vùng trọng trường của nó được cho là không thể thoát được.
Các lỗ đen vũ trụ đáng chú ý và không gì có thể thoát khỏi chúng được,
ngay cả những vật chuyển động cực nhanh, mà ta biết đó là ánh sáng.
Bạn chiếu ánh sáng hất lên trên
nhưng nó sẽ không đi qua được vùng trọng trường đó,
mà nó sẽ vòng cung ngược trở lại.
Vì thế, bạn sẽ không thể thấy ánh sáng từ phía ngoài.
Do đó mới có cái tên là "Lỗ đen".
1 sự hiểu biết nhầm lẫn phổ biến
là lỗ đen chỉ đi hút mọi thứ có trong vũ trụ.
Giống như người đi thu dọn rác thải vũ trụ
lấy đi mọi thứ trong vùng làm việc của họ.
Đó không đúng 1 chút nào.
Những vật thể ở rất gần với lỗ đen mới bị hút vào,
còn nếu bạn ở xa nó,
với 1 đường đi chính xác thì bạn sẽ không bị hút vào.
Các nhà khoa học từ lâu nghi ngờ có 1 dạng siêu tân tinh khác
có liên quan đến các ngôi sao lớn hơn và thậm chí còn tạo vụ nổ mạnh hơn nữa.
Các ngôi sao mà bị nghiền nát khốc liệt
sẽ không còn lại vết tích gì, thậm chí ngay cả lỗ đen.
Nhưng chưa 1 ai từng thấy trường hợp nào
cho đến tận bây giờ.
Thậm chí sau hàng tỉ năm,
Vũ trụ vẫn còn khiến chúng ta kinh ngạc với những quyền năng của nó.
Vào mùa thu năm 2006,
các nhà thiên văn học đã quan sát vụ nổ sao lớn nhất
từng đươc loài người chứng kiến.
Cách 240 triệu năm ánh sáng từ Trái Đất
1 ngôi sao cực lớn tự nổ tung.
Alex Filippenko và đồng nghiệp ở Đại học Berkeley, Canifornia,
thực sự ấn tượng bởi sức mạnh từ vụ nổ.
Tổng năng lượng giải phóng ra bằng khoảng 100 lần
năng lượng của 1 vụ nổ thông thường.
Thật kì diệu, 1 vụ nổ thật mạnh mẽ.
1 siêu tân tinh bình thường đến từ vụ nổ của ngôi sao
có kích thước gấp 10 lần so với mặt trời.
1 cách khó tin, siêu tân tinh 2006GY, tên do các nhà thiên văn học đặt cho nó,
có vẻ có những dấu hiệu đã chết của 1 ngôi sao
có khối lượng nhiều hơn 150 đến 200 lần.
Đó là về khối lượng mà ngôi sao có thể đạt tới.
Các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu hậu quả sau đó của vụ nổ,
nhưng họ cho rằng siêu tân tinh 2006GY
cho họ biết rất nhiều điều
về các ngôi sao đầu tiên sinh sôi tạo ra vũ trụ.
Chúng ta nghĩ rằng thế hệ sao đầu tiên
có xu hướng là cực kì khổng lồ.
Và chúng có thể đã phát nổ theo lí thuyết này.
Chính những vụ nổ cực lớn này
đã cung cấp cho vũ trụ thời kì đầu những nguyên tố nặng.
Những ngôi sao khổng lồ này
là các nhà máy sắt lớn nhất trong vũ trụ.
Riêng 1 ngôi sao, gấp 150 lần khối lượng mặt trời,
có thể tạo ra 20 đến 25 lượng sắt mặt trời.
Thật không thể tin được.
Trong chu kì sự sống, không chỉ trên Trái Đất mà cả trong vũ trụ,
khi ngôi sao chết, cụ thể là cái chết kì vĩ của chúng,
ngôi sao có kích thước lớn mà sản xuất
ra những nguyên tố nặng trong lõi của chúng
là những sao hạt giống cho các thế hệ tiếp theo mà sau đó...
tăng dần sự tương đồng
mà các thế hệ kế tiếp sẽ có hành tinh,
và các hành tinh lại chứa những thành phần của sự sống.
Các siêu tân tinh không phải là hoạt động mạnh mẽ duy nhất trong sự sống-chết của ngôi sao.
Ngay lúc này, trong vũ trụ, có hàng ngàn cặp ngôi sao
được gắn bó với nhau trong những điệu múa lửa rực rỡ.
Một lúc nào đó điệu nhảy này sẽ kết thúc trong sự thảm khốc.
Nhà vật lí học thiên thể Joshua Barnes của đại học Hawaii,
nghiên cứu những gì xảy ra khi các ngôi sao va chạm với nhau.
Chúng tôi không có thiết bị hiện đại theo dõi các ngôi sao đâm vào nhau.
1 cặp ngôi sao khi chúng gần lại nhau đủ để va chạm
sẽ có 1 đốm sáng,
ngay cả trong kính viễn vọng chúng tôi có.
Chúng tôi cần tìm hiểu những điều này qua 1 máy tính.
Sử dụng vật mẫu máy tính,
các nhà vật lí học hành tinh có thể chụp bất kì 2 ngôi sao nào
và phát hiện điều gì xảy ra nếu chúng có liên quan đến vụ va chạm.
Các vật mẫu đặt ra tình huống giả thiết và xem chuyện gì xảy ra.
Và bạn có thể phân kiểu chụp cái này giống như nghiên cứu 2 xe ô tô đâm nhau,
và bạn đưa chúng ra, làm chúng va vào nhau trong chỗ đỗ xe,
và xem 1 lúc sau cái gì đi ra từ đó.
Trong những vụ va chạm nảy lửa nhất được dàn dựng bởi các nhà vật lí hành tinh
có vụ đụng chạm của 2 sao nơ-tron vệ tinh.
1 cách đặc trưng, chúng bao quanh nhau như 1 cặp quỹ đạo của nhau
và khi chúng quay quanh nhau, chúng làm rối loạn không gian xung quanh
và tạo ra các sóng năng lượng.
Và năng lượng làm ngôi sao chậm lại,
nên chúng lại gần và gần nhau hơn.
Khi gần nhau nhất, chúng đang quay quanh nhau
từ hàng trăm thậm chí hàng ngàn lần mỗi giây.
Và kết quả cuối cùng rất bi đát.
Khi 2 sao nơ-tron va chạm, chúng sẽ di chuyển với tốc độ ánh sáng.
Dù vụ chạm cuối cùng chỉ diễn ra trong vài giây,
nó đã giải phóng năng lượng nhiều hơn của mặt trời tạo ra trong cả sự sống của nó.
Nhờ có máy tính mẫu chúng ta có thể dự đoán điều gì sẽ xảy ra
nếu 1 lùn trắng đặc va chạm với mặt trời.
Nó sẽ rất đáng sợ.
Khi chúng gần nhau, vùng trọng trường của lùn trắng
sẽ hấp thụ mặt trời, nên nó sẽ không giữ được hình khối cầu nữa
mà sẽ chuyển thành hình quả trứng gà.
Khi lùn trắng đâm xuyên vào mặt trời vơi tốc độ siêu âm,
trọng lực của nó sẽ giải phóng 1 lực chấn động khổng lồ.
Và nó sẽ tạo ra rất nhiều năng lượng nhiệt hạch
đủ để làm nổ tung mặt trời.
Thú vị ở chỗ, lùn trắng chỉ mất 1 giờ
để đâm vào mặt trời và tiêu diệt nó.
Nếu điều này xảy ra, sự sống trên Trái Đất sẽ bị diệt vong.
May thay, khả năng xảy ra điều này cực kì nhỏ,
vì mặt trời nằm ở phần rất thưa trong ngân hà.
Những ngôi sao đơn lập có kiểu chen chúc và luồn lách nhau
khi chúng đi hết chu kì quanh trung tâm thiên hà.
Đó là tình huống khá phức tạp,
nhưng vì không gian giữa các ngôi sao quá lớn
nên rất khó xảy ra va chạm.
Nếu bạn định đợi trên biển cho đến khi thấy vụ va chạm
giữa mặt trời và ngôi sao khác, thì bạn sẽ phải đợi lâu đấy.
Ngay cả khi kết thúc sự sống của mình, mặt trời có thể có
1 phần tỉ cơ hội va chạm với ngôi sao khác.
Nhưng có nhiều nơi trong thiên hà
nơi mà tỉ lệ xảy ra va chạm lớn hơn nhiều.
Các vùng nơi mà hàng trăm ngàn, thậm chí hàng triệu các ngôi sao
tập trung gần nhau thành đám đông hình cầu do trọng lực.
So sánh với hình xoắn ốc của ngân hà,
1 đám đông hình cầu trông như trận đua ô tô được quyền đâm nhau vậy.
Tỉ lệ 2 ngôi sao đâm nhau trong hình xoắn ốc
chỉ là 1 phần tỉ.
Nhưng trong đám đông hình cầu, các ngôi sao được gói lại
đặc gấp hàng triệu lần hơn bất kì nơi nào trong ngân hà.
Trong ngân hà mọi thứ đều như đang di chuyển cùng 1 hướng,
nhưng ở trong đám đông hình cầu thì không có 1 trật tự nào cả.
Tất cả đơn giản chỉ là quay xung quanh trung tâm
trên cái quỹ đạo mà được xếp thẳng hàng từ tất cả các hướng khác nhau,
1 số thì đi đường này, số khác đi đường ngược lại...
Trong đám đông này, các ngôi sao va chạm nhau trung bình
cứ 10,000 năm 1 lần.
Mỗi ngôi sao trong hệ thống được sinh ra gần như cùng lúc,
nên khi các nhà thiên văn học nhìn vào 1 hệ thống cũ
họ không nghĩ sẽ nhìn thấy thêm ngôi sao trẻ nào khác nữa,
nhưng thật kì lạ là 1 hệ thống hình cầu thường che đậy những bí ẩn kì lạ.
Các ngôi sao lớn màu xanh, trẻ hơn nhiều so với các ngôi sao mờ nhỏ bao quanh chúng.
Những ngôi sao như thế này
được gọi là " kẻ lang thang xanh".
Điều bí ẩn ở chúng đó là,
ở khái niệm nào đó, trẻ hơn so với bình thường.
Tất cả ngôi sao ở khối lượng như vậy cùng với độ phát sáng như thế
lẽ ra đã chết trong hệ thống hình cầu từ hàng tỉ năm trước,
nên điều khó hiểu là, chúng đến từ đâu,
làm sao mà chúng vào được hệ thống sao này.
Nhà vật lí hành tinh Joshua Barnes nghĩ mình biết câu trả lời.
Ông tin rằng kẻ lang thang xanh là kết quả của các vụ va chạm
giữa các ngôi sao già hơn, mờ hơn đứng cạnh nhau trong chuỗi chính.
1 vụ va chạm giữa 2 ngôi sao đứng liền nhau,
2 ngôi sao giống mặt trời, thực ra cũng tương đối nhẹ.
Trọng lực qua lại của 2 ngôi sao khóa chúng trong vòng xoắn ốc.
Chúng đã mất năng lượng chuyển động và chúng sẽ quay lại
né qua né lại nhiều lần.
Chúng làm nóng và căng lên cái vòng hình xoắn ốc quanh nó,
tạo thêm vài va quệt nữa,
lần sau gần hơn lần trước,
cho đến khi chúng hòa vào làm 1 thể.
Cuối cùng, hơn là việc gây ra 1 vụ nổ thảm khốc,
2 ngôi sao hòa làm 1 thể tạo thành ngôi sao lớn hơn rất nhiều.
Điều cơ bản bạn làm là lấy những ngôi sao nhỏ già,
chồng chúng lên nhau để tạo thành 1 ngôi sao với khối lượng gấp đôi,
và vì thế nên nó sẽ sáng hơn và xanh hơn
so với các ngôi sao còn lại trong hệ thống hình cầu.
Có vẻ mọi thứ còn rất lộn xộn đằng sau những ngôi sao còn lại kia.
Trong khi những bí ẩn về kẻ lang thang xanh vẫn đang được hé mở,
thì bầu trời lại đang đầy rẫy những vật thể kì lạ
thách thức khoa học trong việc lí giải chúng.
Lỗ đen, sao nơ-tron và lùn trắng,
tất cả đại diện cho kết thúc của sự sống giữa các vì sao.
Nhưng còn đó những thực thể hành tinh khác chưa có cơ hội tỏa sáng.
Không hẳn là hành tinh hay ngôi sao, mà chúng là lùn nâu.
Lùn nâu về cơ bản là sao chưa hoàn thiện.
Michael Liu, nhà thiên văn học của đại học Hawaii, tìm kiếm những vật thể thích lảng tránh này.
Các ngôi sao tạo ra nhiều ánh sáng, chúng rất dễ nhìn thấy từ xa.
Những lùn nâu lại có nhiệt độ thấp
nên chúng phát ra rất ít ánh sáng.
Vì chúng quá mờ nhạt, nên có thể
chúng ta chỉ nhìn thấy chúng khi chúng ở rất gần ta.
1 lùn nâu có thành phần giống như của ngôi sao
nhưng đơn giản nó không có đủ khối lượng để duy trì phản ứng nhiệt hạch.
Nếu cái gì đó mang khối lượng thấp hơn 1% so với mặt trời,
thì nó không thể tạo ra năng lượng cho chính nó,
nó sẽ là ngôi sao chưa hoàn thiện.
Không có sự dung hòa, các ngôi sao chưa hoàn thiện hoạt động như những hành tinh.
Nếu bạn bay qua bề mặt của ngôi sao,
bạn sẽ không thấy được bất kì cái gì mà trông giống
đám mây hay ngọn núi hoặc đại loại như thế.
Khi bạn đến lùn nâu mọi thứ bắt đầu thay đổi.
Chúng tôi nghĩ rằng bầu khí quyển của chúng theo cách nào đó giống với
những thứ khối lượng rất lớn như sao Mộc chẳng hạn.
Nếu bạn đã quen với các bức ảnh về sao Mộc,
bạn sẽ thấy sao Mộc cũng có cấu trúc phân lớp và đám mây trên bề mặt.
Dù chúng ta chưa có bức ảnh nào về bề mặt của lùn nâu,
chúng tôi cho rằng lùn nâu có thể có cấu trúc mây tương tự.
Không có những loại mây giống như trên Trái Đất,
các đám mây này tạo bởi khí do sắt bay hơi,
và sau đó các đám mây đủ dày
để tạo ra những trận mưa sắt.
Rõ ràng là 1 người sẽ không muốn ở đó vì có rất nhiều sắt nóng chảy.
Ngày nay các nhà thiên văn học chỉ xác định được 200 lùn nâu,
và họ vẫn còn nhiều câu hỏi về những vật thể hiện đang ẩn mình đâu đó.
Đến giờ, họ đã biết 1 số lùn nâu
có vòng khí hình đĩa bao quanh chúng.
Liệu những đĩa đó có tạo thành hành tinh?
Đó chỉ là 1 trong rất nhiều bí ẩn đang chờ được khám phá
khi ta tiếp tục tìm hiểu các ngôi sao.
Nhưng khoa học đã hé mở vũ trụ như một vương quốc ma thuật
của những tên lùn và người khổng lồ, những kẻ lang thang hay siêu tân tinh,
và ẩn giấu trong các vụ nổ của ngôi sao
họ đã phát hiện được lịch sử của vũ trụ,
và cả chìa khóa để tìm hiểu về nguồn gốc của chúng ta.
Người dịch : kael