Khi một ngôi sao có khối lượng trung bình hoặc nhỏ như Mặt Trời của chúng ta đi đến cuối cuộc đời, nó không biến mất hoàn toàn mà để lại một di sản kỳ bí và đầy quyền năng: sao lùn trắng. Những thiên thể nhỏ bé này, mặc dù chỉ có kích thước tương đương Trái Đất, lại ẩn chứa một mật độ vật chất và một lịch sử tiến hóa ngoạn mục.
Chúng là bằng chứng sống động về cái chết của các ngôi sao, đồng thời cũng là minh chứng cho sự kỳ diệu và phức tạp của vũ trụ.
Hành trình từ “ngọn lửa” đến “cái chết” của một ngôi sao
Để hiểu về sao lùn trắng, chúng ta cần quay ngược thời gian để tìm hiểu về quá trình tiến hóa của một ngôi sao. Trong suốt hàng tỷ năm, những ngôi sao như Mặt Trời duy trì sự sống bằng cách thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân hydro ở lõi.
Năng lượng khổng lồ được giải phóng từ phản ứng này giúp chúng tỏa sáng rực rỡ và duy trì trạng thái cân bằng. Tuy nhiên, giống như một chiếc xe hết nhiên liệu, nguồn cung hydro bên trong ngôi sao cuối cùng cũng cạn kiệt.
Khi nguồn nhiên liệu hydro cạn, ngôi sao bắt đầu đốt cháy heli, khiến nó phình to ra một cách đáng kinh ngạc và trở thành một sao khổng lồ đỏ. Trong giai đoạn này, nó có thể mở rộng đến mức nuốt chửng các hành tinh lân cận.
Mặt Trời của chúng ta, trong tương lai xa, cũng được dự đoán sẽ trải qua giai đoạn này, có khả năng nuốt chửng Trái Đất.
Khi giai đoạn sao khổng lồ đỏ kết thúc, ngôi sao sẽ lột bỏ các lớp vỏ bên ngoài của nó, tạo ra một tinh vân hành tinh tuyệt đẹp. Lõi còn sót lại của ngôi sao chính là một sao lùn trắng. Mặc dù nhỏ bé về kích thước, nhưng sao lùn trắng lại chứa một khối lượng vô cùng lớn, có thể tương đương với Mặt Trời, tạo nên một mật độ vật chất không tưởng.
Sao lùn trắng là một loại thiên thể, là giai đoạn cuối cùng trong quá trình tiến hóa của các ngôi sao có kích thước trung bình (như Mặt Trời). Chúng có kích thước nhỏ, chỉ bằng kích thước của Trái Đất, nhưng lại có mật độ vật chất rất cao. Sao lùn trắng không còn khả năng tạo ra năng lượng từ phản ứng hạt nhân và dần nguội lạnh, cuối cùng có thể trở thành sao lùn đen.
Mật độ kinh ngạc: Một thìa nặng hàng tấn
Điều khiến sao lùn trắng trở nên đặc biệt chính là mật độ cực cao của chúng. Có thể nói, một mảnh vật chất nhỏ chỉ bằng một centimet khối của sao lùn trắng có thể nặng tới vài tấn. Lý do cho mật độ đáng kinh ngạc này là do vật chất bên trong chúng bị nén lại cực độ, ép các electron lại với nhau, tạo ra một trạng thái vật chất gọi là vật chất thoái hóa.
Hãy tưởng tượng những electron từng tự do di chuyển giờ đây bị nhồi nhét lại với nhau trong một không gian cực nhỏ, không thể di chuyển hay phản ứng. Chính sự nén chặt này đã tạo ra một mật độ khủng khiếp. Lực hấp dẫn trên bề mặt của một sao lùn trắng cũng cực kỳ mạnh. Theo các nhà vật lý, nếu một người đứng trên đó, họ sẽ ngay lập tức bị nghiền nát.
Số phận và sức sống của sao lùn trắng
Mặc dù đã “chết”, sao lùn trắng vẫn sở hữu nhiều đặc tính đáng kinh ngạc. Một số sao lùn trắng cực kỳ nóng, với nhiệt độ bề mặt lên tới hàng chục nghìn độ C. Nhiệt độ này khiến chúng phát sáng rực rỡ, tỏa ra ánh sáng đặc trưng trong vũ trụ.
Tuy nhiên, vì đã mất đi khả năng tổng hợp hạt nhân, sao lùn trắng sẽ dần nguội đi theo thời gian, một quá trình có thể kéo dài hàng tỷ năm. Sau khi nguội hoàn toàn, chúng sẽ trở thành sao lùn đen, một thiên thể lạnh lẽo và mờ nhạt, lặng lẽ hòa vào bóng tối của vũ trụ.
Một trong những hiện tượng thú vị nhất liên quan đến sao lùn trắng là khi chúng tồn tại trong một hệ sao đôi. Trong một số trường hợp, sao lùn trắng sẽ hút vật chất từ ngôi sao đồng hành của nó, khiến khối lượng của nó tăng lên.
Khi khối lượng này vượt qua một ngưỡng nhất định, nó có thể gây ra một vụ nổ lớn gọi là siêu tân tinh loại Ia. Vụ nổ này mạnh đến mức độ sáng của nó có thể làm lu mờ cả một thiên hà, tạo nên một màn trình diễn pháo hoa vũ trụ ngoạn mục.
Sao lùn trắng là kết quả của sự co lại của các ngôi sao có khối lượng nhỏ hơn khoảng 8 lần so với Mặt Trời, sau khi chúng đã đốt cháy hết nhiên liệu hạt nhân. Nếu sao lùn trắng hút vật chất từ một ngôi sao đồng hành và vượt quá giới hạn Chandrasekhar, nó có thể phát nổ thành siêu tân tinh loại Ia.
So với các thiên thể khác, sao lùn trắng có một vị trí độc đáo. Chúng nhỏ hơn và ít sáng hơn các ngôi sao thông thường, nhưng lại sở hữu mật độ và nhiệt độ cao hơn nhiều. Trong khi đó, chúng lại “hiền” hơn sao neutron (một thiên thể thậm chí còn đặc hơn) và lỗ đen (những “quái vật” bí ẩn nuốt chửng mọi thứ).
Sao lùn trắng giống như những thực thể độc nhất vô nhị trong vũ trụ, mỗi thực thể đều mang trong mình một câu chuyện về sự sống và cái chết của một ngôi sao. Chúng ta chỉ vừa bắt đầu vén màn những bí ẩn về chúng, và mỗi khám phá mới lại khiến chúng ta kinh ngạc trước sự vô tận và kỳ diệu của vũ trụ.
Nguồn tin: https://genk.vn/bi-an-sao-lun-trang-di-san-con-sot-lai-cua-nhung-ngoi-sao-chet-20250819111803801.chn
