Ngôi sao là gì? Tìm hiểu cách một Ngôi sao hoạt động

Những ngôi sao luôn khiến mọi người tò mò, có lẽ từ lúc tổ tiên của chúng ta bước ra ngoài và nhìn lên bầu trời đêm. Chúng tôi vẫn ra ngoài vào ban đêm, khi có thể, và nhìn lên, tự hỏi về những vật thể lấp lánh đó. Về mặt khoa học, chúng là cơ sở của khoa học thiên văn, đó là nghiên cứu về các ngôi sao (và các thiên hà chứa chúng). Các ngôi sao đóng vai trò nổi bật trong các bộ phim khoa học viễn tưởng và các chương trình truyền hình và trò chơi video làm phông nền cho những câu chuyện phiêu lưu. Vì vậy, những điểm sáng lấp lánh này dường như được sắp xếp theo một mô hình trên bầu trời đêm, đó là gì?

Những ngôi sao trong thiên hà

Có hàng ngàn ngôi sao có thể được nhìn thấy từ Trái đất, đặc biệt nếu chúng ta quan sát trong một khu vực có bầu trời thực sự tối. Tuy nhiên, chỉ riêng trong Dải Ngân hà, có hàng trăm triệu ngôi sao, không phải ngôi sao nào cũng được nhìn thấy được từ Trái đất. Dải Ngân hà không chỉ là ngôi nhà của tất cả những ngôi sao đó, nó còn chứa “những vườn ươm sao” nơi những ngôi sao mới sinh đang nở trong các đám mây khí và bụi.

Tất cả các ngôi sao đều ở rất xa, ngoại trừ Mặt trời. Phần còn lại nằm ngoài Hệ mặt trời của chúng ta. Ngôi sao gần nhất với chúng ta được gọi là Proxima Centauri, và nó nằm cách khoảng 4.2 năm ánh sáng. Hầu hết các nhà thám hiểm đã quan sát các ngôi sao trong một thời gian, đều bắt đầu nhận thấy rằng một số ngôi sao sáng hơn những ngôi sao khác. Một số dường như cũng có màu nhạt. Một số trông như màu xanh lam, một số khác màu trắng và một số khác có màu vàng nhạt hoặc đỏ nhạt. Có nhiều loại sao khác nhau trong vũ trụ.

Mặt trời là một ngôi sao

Chúng ta đắm mình dưới ánh sáng của một ngôi sao – Mặt trời. Nó khác với các hành tinh khác, rất nhỏ so với Mặt trời và thường được làm bằng đá (như Trái đất và Sao Hỏa) hoặc lạnh (như Sao MộcSao Thổ). Bằng cách hiểu cách Mặt trời hoạt động ra sao, các nhà thiên văn học có thể hiểu sâu hơn về cách tất cả các ngôi sao hoạt động. Ngược lại, nếu họ nghiên cứu nhiều ngôi sao khác, thì cũng có thể tìm ra tương lai của ngôi sao của chúng ta.

Ngôi sao hoạt động như thế nào?

Giống như tất cả các ngôi sao khác trong vũ trụ, Mặt trời là một khối khí khổng lồ, sáng chói, nóng rực được giữ lại bằng trọng lực của chính nó. Nó nằm trong Dải Ngân hà, cùng với khoảng 400 tỷ ngôi sao khác. Tất cả đều hoạt động theo cùng một nguyên tắc cơ bản: chúng hợp nhất các nguyên tử trong lõi của chúng để tạo ra nhiệt và ánh sáng. Đó là cách một ngôi sao hoạt động. Đối với Mặt trời, điều này có nghĩa là các nguyên tử hydro bị va đập vào nhau dưới nhiệt độ và áp suất cao. Kết quả là sinh ra một nguyên tử helium. Quá trình hợp hạch đó giải phóng nhiệt và ánh sáng. Quá trình này được gọi là “quá trình tổng hợp hạt nhân” và là nguồn gốc của nhiều nguyên tố trong vũ trụ nặng hơn hydro và helium.

Vì vậy, từ những ngôi sao như Mặt trời, vũ trụ trong tương lai sẽ có được các nguyên tố như carbon, thứ mà nó sẽ tạo ra khi có tuổi, già cỗi. Các nguyên tố rất “nặng”, như vàng hoặc sắt, được tạo ra trong các ngôi sao lớn hơn khi chúng chết, hoặc thậm chí là các vụ va chạm thảm khốc của các sao neutron. Làm thế nào để một ngôi sao thực hiện “quá trình tổng hợp hạt nhân” này và nó không tự nổ tung trong quá trình này? Câu trả lời: cân bằng thủy tĩnh. Điều đó có nghĩa là trọng lực của khối sao (kéo các khí vào bên trong) được cân bằng bởi áp suất thoát ra ngoài của nhiệt và ánh sáng. Áp suất bức xạ do tạo ra bởi phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra trong lõi.

Phản ứng tổng hợp này là một quá trình tự nhiên và cần một lượng năng lượng rất lớn để bắt đầu các phản ứng hợp hạch đủ để cân bằng lực hấp dẫn trong một ngôi sao. Lõi của một ngôi sao cần đạt tới nhiệt độ vượt quá 10 triệu Kelvin để bắt đầu nung chảy hydro. Mặt trời của chúng ta, ví dụ, có nhiệt độ lõi khoảng 15 triệu Kelvin. Một ngôi sao tiêu thụ hydro để tạo thành helium được gọi là ngôi sao “chuỗi chính”, nó là một vật thể nung chảy hydro. Khi nó sử dụng hết nhiên liệu, lõi sẽ co lại vì áp suất bức xạ ra bên ngoài không còn đủ để cân bằng lực hấp dẫn. Nhiệt độ lõi tăng (vì nó bị nén) và điều đó mang lại cho nó đủ “oomph” để bắt đầu nung chảy các nguyên tử helium, bắt đầu chuyển thành carbon. Tại thời điểm đó, ngôi sao trở thành một người khổng lồ đỏ. Sau đó, khi hết nhiên liệu và năng lượng, ngôi sao tự co lại và trở thành một sao lùn trắng.

Một ngôi sao chết như thế nào?

Giai đoạn tiếp theo trong quá trình tiến hóa của ngôi sao phụ thuộc vào khối lượng của nó bởi vì điều đó quyết định nó sẽ kết thúc như thế nào. Một ngôi sao có khối lượng thấp, như Mặt trời của chúng ta, có số phận khác với những ngôi sao có khối lượng cao hơn. Nó sẽ thổi bay các lớp bên ngoài của nó, tạo ra một tinh vân hành tinh với một sao lùn trắng ở giữa. Các nhà thiên văn học đã nghiên cứu nhiều ngôi sao khác đã trải qua quá trình này, điều này giúp họ hiểu rõ hơn về việc Mặt trời sẽ kết thúc cuộc sống của nó vài tỷ năm sau kể từ bây giờ.

Tuy nhiên, các ngôi sao có khối lượng lớn sẽ khác với Mặt trời theo nhiều cách. Chúng có cuộc sống ngắn ngủi và để lại những di tích tuyệt đẹp. Khi chúng sẽ phát nổ dưới dạng siêu tân tinh, chúng sẽ phóng các nguyên tố của chúng lên vũ trụ. Ví dụ tốt nhất về siêu tân tinh là Tinh vân Con cua, trong chòm Kim Ngưu. Cốt lõi của ngôi sao ban đầu bị bỏ lại phía sau khi phần còn lại của vật liệu được thổi vào không gian. Cuối cùng, lõi có thể nén để trở thành sao neutron hoặc lỗ đen.

Các ngôi sao kết nối chúng ta với vũ trụ

Các ngôi sao tồn tại trong hàng tỷ thiên hà trên khắp vũ trụ. Chúng là một phần quan trọng trong sự phát triển của vũ trụ. Chúng là những vật thể đầu tiên hình thành từ hơn 13 tỷ năm trước và chúng bao gồm các thiên hà sớm nhất. Khi chúng chết, chúng đã biến đổi vũ trụ sơ khai. Đó là bởi vì tất cả những yếu tố chúng hình thành trong lõi được đưa trở lại không gian khi các ngôi sao chết. Và, những yếu tố đó cuối cùng kết hợp để tạo thành những ngôi sao, hành tinh mới và thậm chí là sự sống! Đó là lý do tại sao các nhà thiên văn học thường nói rằng chúng ta được tạo ra từ “các ngôi sao”.

Đọc thêm:

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở công tỷ, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu!

Related Articles

Back to top button