Sao lùn đỏ là gì? Đặc điểm và sự hình thành
Sao lùn đỏ tạo nên quần thể sao lớn nhất trong thiên hà, nhưng chúng ẩn mình trong bóng tối, quá mờ để có thể nhìn thấy bằng mắt thường từ Trái đất. Bức xạ giới hạn của chúng giúp kéo dài tuổi thọ của chúng, lớn hơn nhiều so với ánh sáng mặt trời.
Các nhà khoa học cho rằng 20 trong số 30 ngôi sao gần Trái đất là sao lùn đỏ. Ngôi sao gần mặt trời nhất, Proxima Centauri, là một ngôi sao lùn đỏ .
Thuật ngữ “sao lùn đỏ” không dùng để chỉ một loại sao duy nhất. Nó thường được áp dụng cho các vật thể mát mẻ nhất, bao gồm các sao lùn K và M – là các ngôi sao thực sự – và các sao lùn nâu, thường được gọi là “các ngôi sao thất bại” vì chúng không duy trì phản ứng tổng hợp hydro trong lõi của chúng.
“Không có định nghĩa thực sự về sao lùn đỏ”, nhà thiên văn học Michaël Gillon của Đại học Liège ở Bỉ nói với Space.com qua email. Gillon, người nghiên cứu các vật thể sao ở điểm cuối lạnh hơn của quang phổ, là một phần của nhóm xác định ngôi sao siêu lạnh TRAPPIST-1. Sao lùn đỏ “thường dùng để chỉ các sao lùn có loại quang phổ từ K5V đến M5V”, Gillon nói.
Sự hình thành và đặc điểm
Sao lùn đỏ hình thành giống như các ngôi sao dãy chính khác. Đầu tiên, một đám mây bụi và khí được hút lại với nhau bằng trọng lực và bắt đầu quay. Sau đó vật liệu kết tụ lại ở trung tâm, và khi nó đạt đến nhiệt độ tới hạn, phản ứng tổng hợp bắt đầu.
Sao lùn đỏ bao gồm những ngôi sao nhỏ nhất nặng từ 7,5% đến những ngôi sao lớn nặng tới 50% khối lượng của mặt trời. Kích thước giảm đi có nghĩa là chúng cháy ở nhiệt độ thấp hơn, chỉ đạt 6.380 độ F (3.500 độ C). Mặt trời, để so sánh, có nhiệt độ 9,900 F (5,500 C). Nhiệt độ thấp của sao lùn đỏ có nghĩa là chúng ở rất xa, yếu hơn nhiều so với các ngôi sao như mặt trời .
Nhiệt độ thấp của chúng cũng có nghĩa là chúng đốt cháy nguồn cung cấp hydro ít nhanh hơn. Trong khi các ngôi sao khác, khối lượng lớn hơn chỉ đốt cháy hydro ở lõi của chúng trước khi kết thúc vòng đời của chúng, các sao lùn đỏ tiêu thụ tất cả hydro, bên trong và bên ngoài lõi của chúng. Điều này kéo dài thời gian tồn tại của sao lùn đỏ lên hàng nghìn tỷ năm; vượt xa vòng đời 10 tỷ năm của các ngôi sao giống như mặt trời.
Phân biệt sao lùn đỏ
Các nhà khoa học đôi khi gặp khó khăn trong việc phân biệt sao lùn đỏ với sao lùn nâu. Sao lùn nâu rất mát và mờ, và có khả năng hình thành giống như cách sao lùn đỏ làm, nhưng sao lùn nâu không bao giờ đạt đến điểm hợp nhất vì chúng quá nhỏ, và do đó, chúng không được coi là sao.
Adam Burgasser, một nhà thiên văn học tại Đại học California, cho biết: “Khi chúng ta quan sát một ngôi sao lùn đỏ và đo bầu khí quyển của nó, chúng ta không nhất thiết phải biết đó là một ngôi sao lùn nâu hay một ngôi sao – những ngôi sao lùn nâu trẻ tuổi trông gần giống hệt như những ngôi sao siêu lạnh” Thành phố San Diego.
Để tìm hiểu xem một thiên thể là sao lùn nâu hay đỏ, các nhà khoa học đo nhiệt độ của bầu khí quyển của vật thể đó. Các sao lùn nâu không nhiệt hạch mát hơn 2.000 Kelvin (3.140 F hoặc 1.727 C), trong khi các ngôi sao nung chảy hydro lại ấm hơn 2.700 K (4.400 F hoặc 2.427 C). Ở giữa, một ngôi sao có thể được phân loại là sao lùn đỏ hoặc sao lùn nâu.
Đôi khi, các chất hóa học trong bầu khí quyển của vật thể có thể tiết lộ manh mối về những gì đang xảy ra tại trung tâm của nó. Theo Burgasser, sự hiện diện của các phân tử như mêtan hoặc amoniac, chỉ có thể tồn tại ở nhiệt độ lạnh, cho thấy một vật thể là sao lùn nâu. Liti trong khí quyển cũng gợi ý rằng một ngôi sao lùn đỏ là một ngôi sao lùn nâu chứ không phải là một ngôi sao thực sự.
Nhưng các nhà khoa học vẫn có thể sử dụng thuật ngữ sao lùn đỏ để mô tả một thiên thể trông như thế nào – nhỏ và mờ – ngay cả khi vật thể đó thực sự là sao lùn nâu, Burgasser nói.
Sự kết thúc
Những ngôi sao lùn đỏ nhỏ bé có thể có thời gian tồn tại kéo dài, nhưng giống như tất cả các ngôi sao khác, cuối cùng chúng sẽ bị đốt cháy nhờ nguồn cung cấp nhiên liệu. Khi chúng xảy ra, các sao lùn đỏ trở thành sao lùn trắng – những ngôi sao đã chết không còn trải qua quá trình hợp nhất ở lõi của chúng. Cuối cùng, các sao lùn trắng sẽ tỏa ra toàn bộ nhiệt lượng của chúng và trở thành sao lùn đen.
Nhưng không giống như mặt trời, sẽ trở thành sao lùn trắng trong vài tỷ năm nữa, sao lùn đỏ sẽ mất hàng nghìn tỷ năm để đốt cháy nhiên liệu của chúng. Con số này dài hơn đáng kể so với tuổi của vũ trụ, tức là ít hơn 14 tỷ năm tuổi. Những chú lùn đỏ có thể hơi lờ mờ, nhưng cũng giống như con rùa, chúng từ từ nhưng chắc chắn sẽ giành chiến thắng trong cuộc đua sinh tồn.
Nguồn tham khảo: https://www.space.com/23772-red-dwarf-stars.html