Một Ngôi Sao Thất Bại Mang Tên 'Tai Nạn' Gây Rối Cho Nhà Thiên Văn Học

Vào khuya ngày 3 tháng 11 năm 2018, khi đang chơi trò chơi video Counter-Strike, Dan Caselden đã tạo ra một trang sử thiên văn. Mỗi khi anh ta chết, anh ta sẽ nhanh chóng kiểm tra trên laptop để theo dõi cuộc tìm kiếm tự động đang chạy của anh ta trên hình ảnh kính thiên văn vũ trụ NASA.

Đột ngột, vào những giờ sáng sớm, một điều gì đó kỳ lạ xuất hiện. “Rất khó hiểu,” nói Caselden. “Nó di chuyển nhanh hơn bất cứ điều gì mà tôi đã phát hiện. Nó mờ nhạt và nhanh chóng, điều đó khiến nó trở nên rất kỳ quặc.”

Sau khi gửi email cho các nhà thiên văn anh đang hợp tác trong dự án Backyard Worlds: Planet 9, Caselden và đồng nghiệp loại trừ khả năng là nó là một hiện tượng nghệ thuật hình ảnh. Họ nhận ra họ đang nhìn vào một vật thể hoàn toàn kỳ lạ, một đối tượng rất mờ nhạt 50 năm ánh sáng xa, lao xuyên qua dải ngân hà với vận tốc 200 kilômét mỗi giây. Nó được đặt tên là WISE 1534-1043, nhưng nhờ vào đặc điểm độc đáo và sự phát hiện ngẫu nhiên, nó nhanh chóng có biệt danh “Tai Nạn”.

Nhà thiên văn hiện nay nghĩ rằng Caselden đã phát hiện một nền nâu—một ngôi sao thất bại thiếu khối lượng cần thiết để bắt đầu hợp nhất hạt nhân trong lõi của nó. “Nó hình thành giống như một ngôi sao,” nói Sarah Casewell, một nhà thiên văn tại Đại học Leicester ở Anh. “Tuy nhiên, nó không bao giờ có đủ khối lượng để hợp nhất hydro thành helium và bắt đầu đốt cháy bất cứ thứ gì.”

Việc phát hiện về Tai Nạn làm nổi bật điều chúng ta vẫn còn rất nhiều để tìm hiểu về nền nâu. Những vật thể này có khối lượng từ khoảng 13 lần khối lượng của Sao Mộc đến 75 lần trở lên, nhưng chính xác nằm ở đâu giữa hai ranh giới đó là một vấn đề đang tiếp tục. “Mọi người tranh cãi về điều đó trong các hội nghị liên tục,” nói Beth Biller, một nhà thiên văn tại Đại học Edinburgh ở Anh, đặc biệt là giới hạn thấp hơn. Trong khi 13 lần khối lượng của Sao Mộc là khoảng khối lượng mà hạt nhân hợp nhất Deuterium có thể diễn ra—đặc điểm phân biệt nền nâu khỏi hành tinh khí lớn—ranh giới có thể thay đổi. “Không có gì đặc biệt về 13 lần khối lượng của Sao Mộc,” nói Biller. “Nó hoàn toàn tùy ý.”

Nền nâu cũng có sự biến động lớn về nhiệt độ. Những ngôi sao nền nâu nóng nhất có nhiệt độ bề mặt khoảng 2,000 độ Celsius—“xấp xỉ như ngọn lửa nến,” nói Biller. Những ngôi sao lạnh nhất dưới 200 độ. Vì chúng không có nguồn nhiệt riêng của mình, nền nâu sẽ dần dần nguội xuống nhiệt độ này qua hàng tỷ năm. (Những vật thể phụ, làm mờ ranh giới giữa hành tinh và nền nâu, có thể lạnh hơn nữa. Một vật thể có tên WISE 0855-0714 dưới điểm đóng đáy. “Nó là vật thể lạnh nhất chúng ta biết đến ngoài hệ Mặt Trời,” nói Biller.)

Không rõ một nền nâu sẽ trông như thế nào khi nhìn từ gần. Mặc dù có tên—được đề xuất bởi nhà thiên văn Jill Tarter vào năm 1975—chúng có lẽ không phải là màu nâu. Chúng có màu cam hoặc đỏ hơn. “Dù có tốt hay xấu đi chăng nữa, nó đã trở thành một cái tên cố định,” nói Davy Kirkpatrick, một nhà thiên văn tại Viện Công nghệ California.

Chúng cũng có khí quyển, và khí quyển này có thể thể hiện một số loại băng và những cơn bão giống như trên Sao Mộc. Năm ngoái, Biller và đồng nghiệp của cô sử dụng những cơn bão này để đo tốc độ gió trên một nền nâu cách xa khoảng 34 năm ánh sáng. Họ đầu tiên quan sát các đặc điểm trong khí quyển nó xuất hiện và biến mất khi quay, và sau đó so sánh tốc độ này với đo lường về tốc độ quay bên trong của đối tượng thu được từ từ trường từ của nó. So sánh hai giá trị, các nghiên cứu viên tính được tốc độ gió là hơn 2,300 kilômét mỗi giờ—hơn năm lần so với tốc độ gió của Sao Mộc.

Vì nền nâu nằm giữa ranh giới giữa sao và hành tinh, chúng có thể giúp chúng ta hiểu cả hai. Ở đầu trên của thang khối lượng, ranh giới giữa nền nâu lớn nhất và ngôi sao nhỏ nhất có thể mang lại những hiểu biết về cách hợp nhất hạt nhân bắt đầu. Đối tượng cần đạt đến nhiệt độ khoảng 3 triệu độ Celsius trong lõi để kích thích hợp nhất hạt nhân, nói Nolan Grieves tại Đại học Geneva, Thụy Sĩ; điều này kích thích một phản ứng chuỗi biến hydro thành helium. Nhưng không ai chắc chắn chính xác có bao nhiêu khối lượng cần thiết để điều đó xảy ra, và ở điểm nào một nền nâu trở thành một ngôi sao. “Có nhiều khía cạnh của phát triển sao mà hiểu biết của chúng ta vẫn khá không chắc chắn,” nói Biller. “Nơi chính xác ranh giới hợp nhất là một trong những câu hỏi đó.”

Công việc gần đây do Grieves dẫn đầu xác định năm nền nâu lớn khối có khối lượng từ 77 đến 98 lần khối lượng của Sao Mộc. “Chúng ở ngay bên ranh giới nơi hợp nhất hydro bắt đầu diễn ra,” nói Grieves. Tuy nhiên, vào lúc này không rõ năm đối tượng này đang nằm ở phía nào của ranh giới. “Chúng ta không biết đến bản chất thực sự của những đối tượng này,” nói Grieves, “vì chúng gần với giới hạn này.”

Một số nền nâu có thể thậm chí là giống như ngôi sao đến mức chúng có thể chứa đựng hành tinh riêng của họ. “Chúng ta biết về một số hệ thống nền nâu trông như chúng có đĩa tiên đồ hình thành xung quanh chúng,” nói Kirkpatrick. “Và có mọi dấu hiệu cho thấy có lẽ có nền nâu có hành tinh ngoại hành tinh quay quanh chúng cũng. Một đỉnh cao là tìm thấy một nền nâu có hành tinh quá cảnh.”

Ở phía đối diện của dãy khối lượng của nền nâu hồng là Sự cố. Đó là một đối tượng rất nhỏ, lạnh, và mờ nhạt—“chỉ mới ở mức chúng ta có thể phát hiện được,” như Kirkpatrick nói. Nhà thiên văn học háo hức tìm hiểu sự khác biệt giữa một nền nâu hồng khối lượng thấp và một hành tinh khí khối khối lượng cao. Điều này làm cho nền nâu hồng nhỏ và mờ như Sự cố trở thành mục tiêu hữu ích.

Sự cố cũng có vẻ được tạo thành từ một số chất lạ. Khi vũ trụ già đi, siêu tân tạo ra nhiều nguyên tố nặng như cacbon và oxi—những gì nhà thiên văn gọi là “kim loại.” Do đó, các đối tượng cổ điển được hình thành sớm trong lịch sử của vũ trụ thì thường có ít kim loại, trong khi các đối tượng mới có nhiều hơn. Tuy nhiên, mặc dù được tìm thấy trong khu vực năng lượng mặt trời địa phương của chúng ta—nơi chủ yếu có các ngôi sao trẻ, giàu kim loại—Sự cố dường như nghèo kim loại. “Chúng ta nghĩ rằng có lẽ đây là một nền nâu hồng cổ điển, có lẽ là một trong những nền nâu hồng đầu tiên được tạo ra” trong dải ngoại của thiên hà Đường Lạc, sau đó di cư vào bên trong.

Như với nhiều hiện tượng khác trong vũ trụ của chúng ta, phát hiện này làm nổi bật rằng những đối tượng kỳ lạ nhưng bí ẩn này đến từ mọi hình thức, và đặt chúng vào các danh mục được định nghĩa một cách cứng nhắc không phải là một công việc đơn giản. Trong khi đó, Caselden hy vọng anh có thể đóng góp nhiều hơn cho lĩnh vực trong tương lai, có thể nhắm vào các đối tượng tương tự bây giờ anh biết cần tìm kiếm điều gì. “Tôi muốn tìm thấy một Sự cố khác,” anh ấy nói. “Và tôi muốn nó không phải là một sự cố.”

Chuyện gốc được tái bản với sự cho phép từ Quanta Magazine, một tờ báo độc lập về biên tập của Simons Foundation với nhiệm vụ là nâng cao sự hiểu biết của công chúng về khoa học bằng cách đưa ra các phát triển và xu hướng nghiên cứu trong toán học và các khoa học tự nhiên và sinh học.

Nhiều bài viết tuyệt vời khác từ Mytour

• 📩 Những tin tức mới nhất về công nghệ, khoa học, và nhiều hơn nữa: Đăng ký nhận bản tin của chúng tôi!
• Khi đại dịch động vật tiếp theo xảy ra, liệu phòng thí nghiệm này có thể ngăn chặn được không?
• Thông qua sự đồng cảm của chuột, có thể phản ánh điều gì về lòng nhân ái của con người
• Cảnh sát đối mặt với khó khăn trong việc tuyển dụng, họ đã chuyển sang quảng cáo có đối tượng
• Những trò chơi này đã giúp tôi yêu thích quá trình chơi miễn phí
• Hướng dẫn sử dụng RCS, và tại sao nó làm cho việc nhắn tin trở nên tốt hơn nhiều
• 👁️ Khám phá trí tuệ nhân tạo như chưa bao giờ có với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
• 🎮 Mytour Games: Nhận các mẹo mới nhất, đánh giá, và nhiều hơn nữa
• 📱 Phân vân giữa những chiếc điện thoại mới nhất? Đừng lo lắng—kiểm tra hướng dẫn mua iPhone của chúng tôi và các chiếc điện thoại Android ưa thích