Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một phân tích mới về các ngôi sao lùn trắng hỗ trợ vai trò của chúng như là nguồn carbon chính trong các thiên hà. Mọi nguyên tử carbon trong vũ trụ đều được tạo ra bởi các ngôi sao, nhưng các nhà vật lý thiên văn vẫn tranh luận loại sao nào là nguồn chính của carbon trong thiên hà của chúng ta. Một số nghiên cứu ủng hộ các ngôi sao có khối lượng thấp thổi ra các phong bì của chúng trong gió sao và trở thành sao lùn trắng, trong khi các nghiên cứu khác ủng hộ các ngôi sao lớn cuối cùng phát nổ thành siêu tân tinh.
Một phân tích mới về các ngôi sao lùn trắng hỗ trợ vai trò của chúng như một nguồn carbon chính, một yếu tố quan trọng đối với tất cả sự sống trong Dải Ngân hà và các thiên hà khác.
Khoảng 90 phần trăm của tất cả các ngôi sao kết thúc cuộc sống của chúng dưới dạng sao lùn trắng, tàn dư sao rất dày đặc dần dần nguội đi và mờ đi trong hàng tỷ năm. Tuy nhiên với hơi thở cuối cùng trước khi sụp đổ, những ngôi sao này để lại một di sản quan trọng, truyền tro cốt của chúng vào không gian xung quanh thông qua những cơn gió sao được làm giàu bằng các nguyên tố hóa học, bao gồm carbon mới được tổng hợp trong phần sâu bên trong của ngôi sao trong giai đoạn cuối trước khi chết.
Mỗi nguyên tử carbon trong vũ trụ được tạo ra bởi các ngôi sao, thông qua sự hợp nhất của ba hạt nhân helium. Nhưng các nhà vật lý thiên văn vẫn tranh luận về loại sao nào là nguồn chính của carbon trong thiên hà của chúng ta, Dải Ngân hà. Một số nghiên cứu ủng hộ các ngôi sao có khối lượng thấp thổi ra các phần vỏ của chúng trong gió sao và trở thành sao lùn trắng, trong khi các nghiên cứu khác ủng hộ các ngôi sao lớn cuối cùng phát nổ thành siêu tân tinh.
Trong nghiên cứu mới được xuất bản ngày 7 tháng 7 trên tạp chí Thiên văn học Tự nhiên (Nature Astronomy), một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã phát hiện và phân tích các sao lùn trắng trong các cụm sao mở trong Dải Ngân hà và phát hiện của chúng giúp làm sáng tỏ nguồn gốc của carbon trong thiên hà của chúng ta. Các cụm sao mở là các nhóm có tới vài nghìn ngôi sao, được hình thành từ cùng một đám mây phân tử khổng lồ và có cùng độ tuổi, được tổ chức với nhau bởi lực hấp dẫn lẫn nhau. Nghiên cứu dựa trên các quan sát thiên văn được thực hiện vào năm 2018 tại Đài thiên văn WM Keck ở Hawaii và được dẫn dắt bởi đồng tác giả Enrico Ramirez-Ruiz, giáo sư thiên văn học và vật lý thiên văn tại UC Santa Cruz.
“Từ việc phân tích quang phổ Keck được quan sát, có thể đo được khối lượng của các sao lùn trắng. Sử dụng lý thuyết về sự tiến hóa của sao, chúng ta có thể lần theo dấu vết của các ngôi sao tiền nhân và lấy được khối lượng của chúng khi sinh ra”, Ramirez-Ruiz giải thích.
Mối quan hệ giữa khối lượng sao ban đầu và khối lượng cuối cùng của chúng là sao lùn trắng được gọi là mối quan hệ khối lượng ban đầu – cuối cùng, một chẩn đoán cơ bản trong vật lý thiên văn tích hợp thông tin từ toàn bộ vòng đời của các ngôi sao, liên kết sinh tử. Nhìn chung, ngôi sao càng lớn khi sinh ra, sao lùn trắng càng lớn khi chết, và xu hướng này đã được hỗ trợ trên cả lý thuyết quan sát và lý thuyết.
Nhưng phân tích về các sao lùn trắng mới được phát hiện trong các cụm mở cũ đã cho một kết quả đáng ngạc nhiên: khối lượng của các sao lùn trắng này lớn hơn đáng kể so với dự kiến, đặt một “nút thắt” trong mối quan hệ khối lượng ban đầu cho các ngôi sao có khối lượng ban đầu trong một phạm vi nhất định.
Paola Marigo tại Đại học Padua, Ý, cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi giải thích vấn đề này trong mối quan hệ đại chúng cuối cùng là chữ ký của sự tổng hợp carbon được tạo ra bởi các ngôi sao có khối lượng thấp trong Dải Ngân hà”.
Trong giai đoạn cuối của cuộc đời, các ngôi sao lớn gấp đôi Mặt trời của chúng ta tạo ra các nguyên tử carbon mới trong nội thất nóng của chúng, vận chuyển chúng lên bề mặt và cuối cùng lan chúng vào môi trường liên sao qua những cơn gió sao nhẹ. Các mô hình sao chi tiết của nhóm chỉ ra rằng việc tước lớp vỏ ngoài giàu carbon xảy ra đủ chậm để cho phép lõi trung tâm của những ngôi sao này, các sao lùn trắng trong tương lai, phát triển đáng kể về khối lượng.
Phân tích mối quan hệ khối lượng ban đầu cuối cùng xung quanh kink, các nhà nghiên cứu kết luận rằng các ngôi sao lớn hơn 2 khối lượng mặt trời cũng góp phần làm giàu carbon của thiên hà, trong khi các ngôi sao có khối lượng dưới 1,5 mặt trời thì không. Nói cách khác, 1,5 khối lượng mặt trời đại diện cho khối lượng tối thiểu để một ngôi sao phát tán tro làm giàu carbon khi cái chết của nó.
Những phát hiện này đặt ra những hạn chế nghiêm ngặt về cách thức và thời điểm carbon, nguyên tố thiết yếu cho sự sống trên Trái đất, được tạo ra bởi các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta, cuối cùng bị mắc kẹt trong nguyên liệu thô mà Mặt trời và hệ hành tinh của nó được hình thành cách đây 4,6 tỷ năm.
Bây giờ chúng ta biết rằng carbon đến từ các ngôi sao có khối lượng sinh không nhỏ hơn khoảng 1,5 khối lượng mặt trời.
Đồng tác giả Pier-Emmanuel Tremblay tại Đại học Warwick cho biết: “Một trong những khía cạnh thú vị nhất của nghiên cứu này là nó tác động đến tuổi của các sao lùn trắng được biết đến, là những tàu thăm dò vũ trụ cần thiết để hiểu về lịch sử hình thành của Dải Ngân hà. mối quan hệ khối lượng chung cũng là thứ đặt ra giới hạn khối lượng thấp hơn cho siêu tân tinh, vụ nổ khổng lồ nhìn thấy ở khoảng cách lớn và điều đó thực sự quan trọng để hiểu bản chất của vũ trụ. “
Bằng cách kết hợp các lý thuyết về vũ trụ học và tiến hóa sao, các nhà nghiên cứu đã kết luận rằng các ngôi sao giàu carbon gần với cái chết của chúng, khá giống với các tổ tiên của các sao lùn trắng được phân tích trong nghiên cứu này, hiện đang đóng góp vào một lượng lớn ánh sáng phát ra từ các thiên hà rất xa. Ánh sáng này mang dấu hiệu của carbon mới được sản xuất, được thu thập thường xuyên bằng kính viễn vọng lớn để thăm dò sự phát triển của các cấu trúc vũ trụ. Một cách giải thích đáng tin cậy về ánh sáng này phụ thuộc vào việc hiểu sự tổng hợp carbon trong các ngôi sao.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học California – Santa Cruz . Bản gốc được viết bởi Tim Stephens. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :