Sao Thiên Lang

Sao Thiên Lang, còn được biết đến với tên Thiên Lang tinh, là ngôi sao sáng nhất trên bầu trời đêm với độ sáng biểu kiến đạt -1,46. Theo hệ thống định danh Bayer, sao này được gọi là α Canis Majoris hoặc Alpha Canis Majoris, viết tắt là Alpha CMa hoặc α CMa. Sao Thiên Lang sáng gấp đôi so với sao Lão Nhân, ngôi sao sáng thứ hai trên bầu trời đêm.

Tên tiếng Anh của sao này là Sirius (/ˈsɪriəs/), được phiên âm từ tên tiếng Hy Lạp Σείριος hay Seirios, có nghĩa là 'sáng chói' hoặc 'nóng rực'.

Sao Thiên Lang là một hệ sao đôi gồm một ngôi sao dãy chính loại quang phổ A0 hoặc A1, gọi là sao Thiên Lang A, và một ngôi sao lùn trắng loại quang phổ DA2, gọi là sao Thiên Lang B. Khoảng cách giữa sao Thiên Lang A và B dao động từ 8,2 đến 31,5 đơn vị thiên văn, và chúng quay xung quanh nhau trong khoảng thời gian 50 năm một vòng.

Hệ sao này cách Trái Đất khoảng 2,6 parsec (tương đương 8,6 năm ánh sáng), là một trong những hệ sao gần gũi nhất với Trái Đất. Sao Thiên Lang hiện đang di chuyển về phía hệ Mặt Trời, do đó sẽ ngày càng sáng hơn trong khoảng 60.000 năm tới, đạt cấp sao biểu kiến cực đại là -1,68. Vào khoảng năm 66.270, sao Thiên Lang sẽ trở thành sao Nam Cực, nằm cách thiên cực nam của Trái Đất khoảng 1,6 độ. Điều này là do sự thay đổi của trục Trái Đất và sự di chuyển từ từ của sao theo hướng tây-nam-nam (SSW). Do đó, sao chỉ có thể quan sát từ bán cầu nam. Sau thời gian đó, khoảng cách giữa sao Thiên Lang và Mặt Trời sẽ tăng dần, làm cho sao mờ đi, nhưng nó sẽ vẫn là ngôi sao sáng nhất trên bầu trời đêm trong khoảng 210.000 năm tiếp theo. Sau đó, sao Chức Nữ sẽ thay thế sao Thiên Lang trở thành ngôi sao sáng nhất trên bầu trời đêm.

Sao Thiên Lang A có kích thước gấp đôi Mặt Trời và cấp sao tuyệt đối là 1,42. Độ sáng của nó gấp 25 lần Mặt Trời, mặc dù vẫn thấp hơn nhiều so với các ngôi sao sáng khác như sao Lão Nhân hay Rigel. Hệ sao Thiên Lang đã được hình thành khoảng 200 đến 300 triệu năm trước. Ban đầu, sao Thiên Lang B lớn hơn sao Thiên Lang A, nhưng sau khi tiêu thụ hết nhiên liệu, nó đã chuyển thành một sao khổng lồ đỏ, rồi co lại thành một ngôi sao lùn trắng cách đây khoảng 120 triệu năm.

Người Hy Lạp cổ đại thường gọi sao Thiên Lang là Dog Star vì nó là ngôi sao chính của chòm sao Đại Khuyển (tiếng Latinh: Canis Majoris, nghĩa là 'chó lớn'). Ngoài ra, sao Thiên Lang thường xuất hiện vào thời điểm nắng nóng nhất trong mùa hè, mà họ gọi là 'Dog Day'.

Đối với người Ai Cập cổ đại, sự xuất hiện của sao Thiên Lang thường báo hiệu mùa lũ trên sông Nin. Trong khi đó, người Polynesia ở Nam Bán cầu xem sao Thiên Lang là dấu hiệu của mùa đông sắp đến.

Trong thiên văn học Trung Quốc cổ đại, sao Thiên Lang được gọi là Thiên Lang tinh (sói trời) và thuộc nhóm Sao Tỉnh trong nhị thập bát tú.

Lịch sử quan sát

Vì sao Thiên Lang là ngôi sao sáng nhất trên bầu trời đêm, nó đã sớm được các nhà thiên văn cổ đại nhận diện. Với vị trí gần đường hoàng đạo, sao Thiên Lang có chu kỳ xuất hiện cùng Mặt Trời khá giống với các ngôi sao trên đường hoàng đạo, cụ thể là khoảng 365,25 ngày. Tại Cairo cổ đại, sao Thiên Lang thường xuất hiện cùng Mặt Trời vào ngày 19 tháng 7 theo lịch Julius, ngay trước mùa lũ trên sông Nin. Do đó, sao Thiên Lang trở thành một biểu tượng quan trọng trong tín ngưỡng của người Ai Cập cổ đại, họ thờ phụng sao Thiên Lang như nữ thần Sopdet (tiếng Ai Cập: Spdt, 'tam giác'; tiếng Hy Lạp: Σῶθις}, Sō̂this), người bảo vệ sự màu mỡ của đất đai canh tác.

Người Hy Lạp cổ đại đã ghi nhận rằng sự xuất hiện của sao Thiên Lang thường báo hiệu mùa hè khô nóng và lo ngại rằng ngôi sao này có thể làm cây cối héo úa, làm đàn ông yếu đuối và khiến phụ nữ trở nên hưng phấn. Do độ sáng rực rỡ của nó, sao Thiên Lang thường lấp lánh hơn trong điều kiện thời tiết bất ổn đầu mùa hè. Những ai bị ảnh hưởng bởi nó được cho là bị 'sao chiếu' ('star-struck', ἀστροβόλητος, astrobólētos). Trong văn học, sao Thiên Lang được mô tả như một ngôi sao 'bốc cháy' hoặc 'rực sáng'.

Cư dân cổ đại trên đảo Kea thường thực hiện các nghi lễ dâng cúng sao Thiên Lang và thần Zeus để cầu xin sự mát mẻ. Họ thường chờ đến lúc sao Thiên Lang xuất hiện vào bình minh. Nếu sao Thiên Lang sáng rực rỡ, họ tin rằng lời cầu nguyện của họ đã được chấp nhận và sẽ có vận may. Ngược lại, nếu sao Thiên Lang mờ nhạt, có thể do sương mù, thì đó là điềm báo xấu. Những đồng tiền cổ khắc hình con chó hoặc những ngôi sao lấp lánh cho thấy sự quan trọng của sao Thiên Lang đối với cư dân nơi đây.

Người La Mã cổ đại tổ chức lễ tế thần Robigalia vào ngày 25 tháng 4, khi sao Thiên Lang cùng xuất hiện với Mặt Trời, để cầu cho mùa màng bội thu. Bữa cúng thường bao gồm thịt chó, thịt cừu và rượu.

Sao Thiên Lang cũng giữ vai trò rất quan trọng với người Polynesia cổ đại. Họ dùng sao này để xác định phương hướng trong các chuyến hải trình ở khu vực nam Thái Bình Dương. Sao Thiên Lang là phần đầu và thân của chòm sao Great Bird, mà tên bản địa là Manu, còn Canopus và Procyon là hai chiếc cánh. Vì sống chủ yếu ở Nam Bán cầu, sao Thiên Lang được coi là ngôi sao mùa đông. Vào ngày Đông chí, cư dân Polynesia tổ chức nhiều lễ hội, như lễ Ka'ulua ở Hawaii, lễ Tau-ua ở đảo Marquises, lễ Rehua ở New Zealand,...

Di chuyển vị trí trên bầu trời

Vào năm 1717, Edmond Halley phát hiện sự dịch chuyển riêng của các sao cố định sau khi so sánh khoảng cách giữa các ngôi sao hiện tại với những số liệu trong cuốn Almagest của Ptolemy. Halley nhận thấy các ngôi sao sáng nhất trên bầu trời đêm như sao Thiên Lang, Aldebaran và sao Đại Giác có sự thay đổi vị trí đáng kể so với thời của Ptolemy. Đặc biệt, sao Thiên Lang đã di chuyển về phía tây nam khoảng 0,5 độ (30 phút cung), tương đương với đường kính của Mặt Trăng khi quan sát từ Trái Đất.

Năm 1868, sao Thiên Lang trở thành ngôi sao đầu tiên mà các nhà khoa học đo được vận tốc di chuyển, mở ra lĩnh vực nghiên cứu vận tốc xuyên tâm của các thiên thể. William Huggins đã nghiên cứu quang phổ và dịch chuyển đỏ của sao Thiên Lang, kết luận rằng sao đang lùi xa khỏi Mặt Trời với tốc độ khoảng 40km/s. Tuy nhiên, do công nghệ thời đó còn hạn chế, Huggins có thể đã tính sai. Các phép đo hiện đại cho thấy tốc độ dịch chuyển của sao Thiên Lang là -5,5km/s, dấu âm (-) cho thấy sao đang tiến về phía Mặt Trời.

Khoảng cách

Trong cuốn Cosmotheoros xuất bản năm 1698, Christiaan Huygens ước lượng khoảng cách từ sao Thiên Lang đến Trái Đất gấp 27.664 lần khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất (khoảng 0,437 năm ánh sáng, tương ứng với thị sai thiên văn học là 7,5 giây cung). Nhiều nhà khoa học thời đó đã cố gắng đo thị sai thiên văn học của sao Thiên Lang nhưng đều không đạt kết quả chính xác, như Jacques Cassini ước lượng 6 giây cung, Nevil Maskelyne dùng dữ liệu của Nicolas-Louis de Lacaille ở Cape Town tính được 4 giây cung, tương đương với kết quả của Giuseppe Piazzi.

Nhà thiên văn người Scotland Thomas Henderson quan sát sao Thiên Lang từ năm 1832 đến 1833, và nhà thiên văn người Nam Phi Thomas Maclear quan sát từ năm 1836 đến 1837, xác định thị sai thiên văn học của sao này là 0,23 giây cung với sai số không quá 1 phần tư giây cung. Trong thế kỷ 19, các nhà khoa học chấp nhận giá trị thị sai thiên văn học của sao Thiên Lang khoảng 0,25 giây cung. Các đo lường hiện tại cho thấy thị sai thiên văn học là khoảng 0,4 giây cung, tương đương với khoảng cách từ sao Thiên Lang đến Trái Đất khoảng 8,6 năm ánh sáng, với sai số ±0,04 năm ánh sáng.

Khoảng cách từ sao Thiên Lang B đến Trái Đất, được đo bằng kính thiên văn Gaia, cũng gần với con số trên, với độ chính xác cao hơn là 8,709 ±0,005 năm ánh sáng. Tuy nhiên, các nhà khoa học lưu ý rằng quá trình đo gặp phải tiếng ồn thiên văn quá mức (astrometric excess noise), có thể làm cho mức thị sai thiên văn học của sao Thiên Lang B chưa hoàn toàn chính xác.

Khám phá sao Thiên Lang B

Trong một bức thư viết ngày 10 tháng 8 năm 1844, nhà thiên văn học người Đức Friedrich Wilhelm Bessel phát hiện sự thay đổi trong chuyển động riêng của sao Thiên Lang và suy đoán rằng ngôi sao này có một ngôi sao đồng hành chưa được phát hiện. Gần 19 năm sau, vào ngày 31 tháng 1 năm 1862, nhà thiên văn học người Mỹ Alvan Graham Clark là người đầu tiên quan sát thấy ngôi sao đồng hành, hiện nay gọi là sao Thiên Lang B, còn có biệt danh là 'The Pup.' Clark phát hiện ra ngôi sao này trong quá trình thử nghiệm kính thiên văn mới tại Dearborn Observatory, một trong những kính thiên văn lớn nhất lúc bấy giờ. Đến ngày 8 tháng 3, sự tồn tại của sao Thiên Lang B được xác nhận bởi các kính thiên văn khác.

Kể từ đó, ngôi sao dễ quan sát bằng mắt thường được gọi là sao Thiên Lang A. Từ năm 1894, các nhà thiên văn học phát hiện một số bất thường trong quỹ đạo của hệ sao đôi, và đưa ra giả thuyết rằng có thể còn một ngôi sao thứ ba. Tuy nhiên, đến nay chưa có xác nhận về sự tồn tại của ngôi sao thứ ba này. Ngôi sao giả thuyết được cho là quay quanh sao Thiên Lang A trong khoảng 6 năm một vòng và có khối lượng bằng 0,06 lần khối lượng Mặt Trời. Nó mờ hơn sao Thiên Lang B từ 5 đến 10 lần, làm cho việc quan sát rất khó khăn. Các quan sát vào năm 2008 không phát hiện ngôi sao hay hành tinh nào phù hợp với giả thuyết. Trong thập niên 1920, các nhà thiên văn học phát hiện một vật thể khá tương đồng với ngôi sao giả thuyết, nhưng hiện nay các nhà khoa học cho rằng đó chỉ là một vật thể nền.

Vào năm 1915, nhà thiên văn học Walter Sydney Adams tại đài thiên văn Núi Wilson đã phân tích quang phổ của sao Thiên Lang B và xác định ngôi sao này có màu trắng nhạt. Phát hiện này dẫn đến kết luận rằng sao Thiên Lang B là một sao lùn trắng, và đây là ngôi sao lùn trắng thứ hai được phát hiện. Đến năm 1959, các nhà khoa học tại đài thiên văn Jodrell Bank đã lần đầu tiên đo được đường kính của sao Thiên Lang A bằng phương pháp giao thoa kế cường độ thiên văn. Vào năm 2005, kính thiên văn Hubble được sử dụng để đo đường kính của sao Thiên Lang B, cho thấy đường kính của nó gần bằng đường kính Trái Đất, khoảng 12.000km, và khối lượng tương đương 102% khối lượng Mặt Trời.

Tranh cãi về màu sắc

Vào khoảng năm 150 sau Công nguyên, Claudius Ptolemy từ Alexandria, nhà thiên văn học người Ai Cập gốc Hy Lạp trong thời kỳ La Mã, đã lập bản đồ các ngôi sao trong Quyển VII và VIII của cuốn Almagest, trong đó ông chọn sao Thiên Lang làm điểm gốc cho kinh tuyến trung tâm của Trái Đất. Trong cuốn sách này, Ptolemy mô tả sao Thiên Lang có màu hơi đỏ. Những ngôi sao xung quanh nó như Betelgeuse, Antares, Aldebaran, sao Đại Giác và Pollux cũng có màu cam hoặc đỏ.

Sự khác biệt về màu sắc lần đầu tiên được nhận thấy bởi nhà thiên văn học nghiệp dư Thomas Barker, người đã chuẩn bị một bài báo và trình bày tại cuộc họp của Hội Hoàng gia Luân Đôn vào năm 1760.

Vào giữa thế kỷ 19, các nhà thiên văn học đã nhận ra rằng một số ngôi sao có sự thay đổi về độ sáng, từ đó dẫn đến suy đoán rằng các ngôi sao cũng có thể thay đổi màu sắc. John Herschel đã đề cập đến khả năng này vào năm 1839, có thể dựa trên quan sát của ngôi sao Eta Carinae.

Sau đó, Thomas J.J. See đã đặt lại câu hỏi liệu sao Thiên Lang có phải là một ngôi sao màu đỏ hay không. Ông phát hiện rằng không chỉ Ptolemy mà một số nhà thơ cổ đại như Aratus và Cicero cũng mô tả sao Thiên Lang như một ngôi sao đỏ, mặc dù họ không phải là các nhà thiên văn chuyên nghiệp. Seneca đã cho rằng sao Thiên Lang có màu đỏ đậm hơn sao Hỏa.

Tuy nhiên, không phải tất cả các nhà thiên văn cổ đại đều đồng ý rằng sao Thiên Lang có màu đỏ. Marcus Manilius sống vào thế kỷ thứ 1 và Avienius sống vào thế kỷ thứ 4 lại mô tả sao Thiên Lang có màu xanh nước biển. Trong khi đó, các nhà thiên văn học Trung Quốc cổ đại lại ghi nhận sao Thiên Lang có màu trắng, và nhiều ghi chép từ thế kỷ thứ 2 trước Công nguyên đến thế kỷ thứ 7 sau Công nguyên đều mô tả sao Thiên Lang là màu trắng.

Vào năm 1985, hai nhà thiên văn học người Đức, Wolfhard Schlosser và Werner Bergmann, đã dịch cuốn sách cổ bằng tiếng Latinh De cursu stellarum ratio của Gregory of Tours. Trong cuốn sách này, Gregory mô tả một ngôi sao màu đỏ, mà người ta cho là sao Thiên Lang. Tuy nhiên, cũng có ý kiến cho rằng ngôi sao mà Gregory đề cập có thể là sao Đại Giác.

Các nhà khoa học hiện đại đã cố gắng lý giải nguyên nhân sao Thiên Lang được mô tả với nhiều màu sắc khác nhau. Nguyên nhân do quá trình tiến hóa của sao được bác bỏ vì khoảng thời gian vài ngàn năm (từ thời các nhà thiên văn cổ đại đến thời hiện đại) quá ngắn so với tuổi đời của một ngôi sao, không đủ để ảnh hưởng lớn đến màu sắc của nó. Khả năng một ngôi sao thứ ba gây nhiễu loạn quan sát cũng chưa được chứng minh. Một giả thuyết khác là việc các nhà khoa học cổ đại gọi sao Thiên Lang là sao đỏ có thể chỉ là ẩn dụ trong văn học, vì sự sáng chói của sao Thiên Lang dễ khiến người ta liên tưởng đến màu đỏ.

Khi sao Thiên Lang gần đường chân trời, nó thường nhấp nháy với các màu đỏ, trắng và xanh lam khi quan sát bằng mắt thường.

Quan sát

Với cấp sao biểu kiến là -1,46, sao Thiên Lang là ngôi sao sáng nhất trên bầu trời đêm. Nó sáng gấp gần 2 lần ngôi sao sáng thứ hai là Canopus. Mặc dù sao Thiên Lang luôn kém sáng hơn Sao Kim và Sao Mộc khi nhìn từ Trái Đất, nhưng có lúc nó còn sáng hơn cả Sao Hỏa và Sao Thủy.

Sao Thiên Lang có thể quan sát từ mọi nơi trên Trái Đất từ vĩ độ 73° bắc trở xuống. Tại những địa điểm xa về phía bắc, như thành phố Saint-Petersburg, sao Thiên Lang xuất hiện thấp trên đường chân trời, chỉ khoảng 13°.

Ngược lại, tại những địa điểm gần cực nam, từ vĩ độ 73° nam, sao Thiên Lang như một ngôi sao quanh cực, không bao giờ lặn xuống dưới đường chân trời. Vào đầu tháng 7, cư dân ở Nam Bán cầu có thể thấy sao Thiên Lang vào buổi tối khi nó lặn sau Mặt Trời, và vào buổi sáng khi nó mọc trước Mặt Trời. Sao Thiên Lang cùng sao Procyon và Betelgeuse tạo thành tam giác mùa đông.

Trong những điều kiện lý tưởng, sao Thiên Lang có thể được quan sát vào ban ngày. Điều kiện tối ưu là khi người quan sát đứng ở độ cao lớn, bầu trời trong sáng, và Mặt Trời gần đường chân trời (sắp lặn hoặc mới mọc) với sao Thiên Lang nằm ở vị trí gần trên đỉnh đầu của người quan sát. Thông thường, Nam Bán cầu có khả năng đáp ứng những điều kiện này dễ hơn.

Do sao Thiên Lang A và B quay quanh nhau, khoảng cách góc giữa chúng khi nhìn từ Trái Đất dao động từ tối đa 11 giây cung đến tối thiểu 3 giây cung. Thông thường, khi sao Thiên Lang B càng gần sao Thiên Lang A, việc quan sát sao Thiên Lang B càng trở nên khó khăn hơn. Để nhìn thấy nó, cần sử dụng kính thiên văn hiện đại kết hợp với điều kiện quan sát lý tưởng.

Từ sau năm 1994, khi hệ sao Thiên Lang đạt trạng thái cận điểm quỹ đạo, hai ngôi sao này bắt đầu tách xa nhau, làm cho việc quan sát bằng kính thiên văn trở nên dễ dàng hơn. Đến năm 2019, hai ngôi sao đạt trạng thái viễn điểm quỹ đạo. Tuy nhiên, từ góc nhìn Trái Đất, phải đến năm 2023 khoảng cách góc giữa hai ngôi sao mới đạt mức cực đại là 11,333 giây cung.

Hệ sao Thiên Lang cách Mặt Trời khoảng 8,6 năm ánh sáng (2,6 pc). Hai ngôi sao Thiên Lang A và B là một trong những hệ sao gần Mặt Trời nhất, điều này góp phần làm cho sao Thiên Lang trở nên sáng như vậy. Các ngôi sao gần Mặt Trời như Alpha Centauri (khoảng 4,3 năm ánh sáng), Procyon (khoảng 11,4 năm ánh sáng) và Vega (khoảng 25,3 năm ánh sáng) đều dễ quan sát từ Trái Đất và có độ sáng tương đương với các ngôi sao khổng lồ xa như Canopus (khoảng 310 năm ánh sáng), Rigel (khoảng 860 năm ánh sáng) và Betelgeuse (khoảng 550 năm ánh sáng).

Hệ sao gần sao Thiên Lang nhất là Procyon, nằm cách khoảng 5,4 năm ánh sáng.

Tàu vũ trụ Voyager 2 đang trên hành trình về phía sao Thiên Lang và sau khoảng 296 nghìn năm nữa, nó sẽ ở cách sao Thiên Lang khoảng 4,3 năm ánh sáng.

Hệ sao

Hệ sao Thiên Lang là một hệ sao đôi với hai ngôi sao màu trắng, chúng cách nhau khoảng 20 AU, tương đương với khoảng cách từ Mặt Trời đến Sao Thiên Vương, và thời gian để chúng hoàn thành một vòng quay quanh nhau là khoảng 50,1 năm. Ngôi sao sáng hơn, dễ quan sát bằng mắt thường, là sao Thiên Lang A. Đây là một ngôi sao dãy chính loại A với nhiệt độ bề mặt khoảng 9.940 độ K. Ngôi sao đồng hành của nó, sao Thiên Lang B, đã qua giai đoạn dãy chính và hiện tại là một ngôi sao lùn trắng. Mặc dù hiện tại sao Thiên Lang B mờ hơn sao Thiên Lang A rất nhiều, nhưng trong quá khứ nó từng là một ngôi sao nặng hơn.

Hệ sao Thiên Lang có tuổi ước tính khoảng 230 triệu năm, khá trẻ so với Mặt Trời, có tuổi khoảng 4,5 tỷ năm. So với Trái Đất, hệ sao này đã hình thành vào thời kỳ kỷ Tam Điệp.

Trong giai đoạn đầu, cả hai ngôi sao đều là sao trắng-xanh và hoàn thành một vòng quay quanh nhau trong khoảng 9,1 năm. Hệ sao này phát ra bức xạ hồng ngoại cao hơn dự đoán của IRAS, có thể do sự hiện diện của một lớp bụi xung quanh, điều này không thường thấy ở hệ sao đôi. Hình ảnh từ Chandra X-ray Observatory cho thấy sao Thiên Lang B phát ra tia X mạnh mẽ hơn sao Thiên Lang A.

Năm 2015, Vigan cùng các cộng sự đã dùng kính viễn vọng VLT Survey để loại trừ khả năng hệ sao này có các hành tinh với những đặc điểm sau:

• Khối lượng gấp 11 lần Sao Mộc, với khoảng cách 0,5 AU từ sao Thiên Lang A.

• Khối lượng gấp 7 lần Sao Mộc nếu hành tinh nằm trong khoảng cách từ 1 đến 2 AU so với sao Thiên Lang A.

• Khối lượng gấp 4 lần Sao Mộc nếu hành tinh ở cách sao Thiên Lang A khoảng 10 AU.

Họ cũng không phát hiện bất kỳ hành tinh nào quay quanh sao Thiên Lang B.

Sao Thiên Lang A

Sao Thiên Lang A có khối lượng tương đương 2,063 lần khối lượng Mặt Trời. Kích thước của sao này được đo bằng phương pháp giao thoa kế thiên văn, cho kết quả đường kính góc là 5,936±0,016 phút cung (MAS). Tốc độ quay của nó khá chậm, chỉ khoảng 16 km/s, do đó không gây ra hiệu ứng 'làm dẹt' ở vùng xích đạo như sao Chức Nữ, vốn quay với tốc độ 274 km/s và có hiện tượng phình ra ở xích đạo. Bề mặt của sao Thiên Lang A cũng có từ trường yếu.

Các mô hình tiến hóa sao cho rằng sao Thiên Lang A hình thành từ sự sụp đổ của một đám mây phân tử khổng lồ. Sau khoảng 10 triệu năm, nó có khả năng tự sản xuất năng lượng qua phản ứng tổng hợp hạt nhân. Các nhà khoa học dự đoán sao Thiên Lang A sẽ cạn kiệt nhiên liệu trong khoảng 1 tỷ năm nữa, chuyển từ giai đoạn dãy chính thành một ngôi sao khổng lồ đỏ, rồi cuối cùng co lại thành sao lùn trắng.

Sao Thiên Lang A được phân loại là sao Am vì vạch quang phổ của nó chứa nhiều kim loại, chứng minh sự hiện diện của các nguyên tố nặng hơn heli, như sắt. Quang phổ của sao Thiên Lang A là A0mA1 Va, nghĩa là nó kết hợp đặc điểm của sao A1 với phần lớn hydro và heli, và sao A0 với lượng kim loại. Tỷ lệ sắt so với hydro (Fe/H) của sao Thiên Lang A là khoảng 0,5, gấp 316% so với Mặt Trời.

Tuy nhiên, không phải toàn bộ ngôi sao có hàm lượng nguyên tố kim loại cao; thực tế, sắt và các kim loại nặng chủ yếu là do bức xạ lên bề mặt của ngôi sao.

Sao Thiên Lang B

Sao Thiên Lang B là một trong những sao lùn trắng nặng nhất được biết đến, với khối lượng tương đương 1,02 lần khối lượng Mặt Trời. Trong khi đó, hầu hết các sao lùn trắng chỉ nặng khoảng 0,5 đến 0,6 khối lượng Mặt Trời. Tuy nhiên, kích thước của sao Thiên Lang B chỉ tương đương với kích thước của Trái Đất. Nhiệt độ bề mặt của sao Thiên Lang B khoảng 25.200 độ K. Vì không còn nguồn nhiệt nội tại, sao Thiên Lang B sẽ từ từ nguội đi trong khoảng hơn hai tỷ năm tới khi lượng nhiệt còn lại dần tỏa vào không gian.

Sao lùn trắng hình thành từ sự tiến hóa của sao sau giai đoạn sao khổng lồ đỏ. Sao Thiên Lang B đã chuyển thành sao lùn trắng khoảng 120 triệu năm trước, trong khi hệ sao Thiên Lang có tuổi khoảng 230 triệu năm. Trước đó, sao Thiên Lang B có kích thước lớn gấp 5 lần Mặt Trời và khi còn là một sao dãy chính loại B (có thể là B5V), nó sáng gấp từ 600 đến 1.200 lần Mặt Trời. Sau đó, sao Thiên Lang B trải qua giai đoạn sao khổng lồ đỏ và có thể đã cung cấp kim loại cho sao Thiên Lang A, lý giải cho hàm lượng kim loại cao ở sao Thiên Lang A.

Hiện tại, sao Thiên Lang B chủ yếu chứa carbon và oxy, sản phẩm của phản ứng tổng hợp heli trước đó. Lớp vỏ bên ngoài của sao chủ yếu là hydro nguyên chất. Các nghiên cứu quang phổ của sao Thiên Lang B không phát hiện thêm nguyên tố nào khác.

Giả thuyết về một ngôi sao thứ ba

Kể từ năm 1894, một số nhà thiên văn học đã phát hiện ra sự bất thường trong quỹ đạo của sao Thiên Lang A và B, với chu kỳ quan sát được dao động từ 6 đến 6,4 năm. Một nghiên cứu vào năm 1995 gợi ý rằng hệ sao này có thể chứa thêm một ngôi sao nữa, có khối lượng khoảng 0,05 khối lượng Mặt Trời, có thể là một sao lùn đỏ nhỏ hoặc một sao lùn nâu lớn. Ngôi sao giả thuyết này có cấp sao biểu kiến 15 và từ Trái Đất, khoảng cách của nó so với sao Thiên Lang A nhỏ hơn 3 giây cung.

Tuy nhiên, các quan sát gần đây từ kính viễn vọng không gian Hubble đã bác bỏ sự tồn tại của ngôi sao giả thuyết này. Dự đoán từ nghiên cứu năm 1995 cho thấy ngôi sao đó sẽ di chuyển khoảng 0,09 giây cung, nhưng Hubble không ghi nhận sự bất thường nào với độ sai số chỉ 0,005 giây cung.

Quan sát của Hubble cũng đã loại bỏ khả năng tồn tại của bất kỳ vật thể nào quay quanh sao Thiên Lang A có khối lượng lớn hơn 0,033 khối lượng Mặt Trời (tương đương 35 lần khối lượng Sao Mộc) với chu kỳ quỹ đạo 0,5 năm, và các vật thể có khối lượng lớn hơn 0,014 khối lượng Mặt Trời (15 lần khối lượng Sao Mộc) với chu kỳ quỹ đạo 2 năm. Tương tự, nó cũng loại trừ sự tồn tại của các vật thể quay quanh sao Thiên Lang B có khối lượng lớn hơn 0,024 khối lượng Mặt Trời (25 lần khối lượng Sao Mộc) với chu kỳ quỹ đạo 0,5 năm, và các vật thể có khối lượng lớn hơn 0,0095 khối lượng Mặt Trời (10 lần khối lượng Sao Mộc) với chu kỳ quỹ đạo 1,8 năm. Điều này gần như chắc chắn rằng hệ sao Thiên Lang không có thiên thể nào lớn hơn sao lùn nâu nhỏ hoặc ngoại hành tinh lớn.

Cụm sao

Năm 1909, Ejnar Hertzsprung là người đầu tiên phân loại sao Thiên Lang vào Cụm sao di chuyển Ursa Major. Cụm sao này bao gồm khoảng 220 ngôi sao có chuyển động đồng nhất trong không gian. Dù trước đây nó từng là thành viên của một cụm sao mở, nhưng hiện tại không còn bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn của cụm sao đó.

Nghiên cứu từ năm 2003 và 2005 đã bắt đầu đặt nghi vấn về việc này. Các nhà khoa học tính toán rằng Cụm sao Ursa Major có độ tuổi khoảng 500 triệu năm (±100 triệu năm), trong khi sao Thiên Lang mới chỉ 230 triệu năm, còn quá trẻ để thuộc về cụm sao này. Các nghiên cứu gần đây đã gợi ý rằng sao Thiên Lang có thể thuộc cụm sao Sirius Supercluster, cùng với các ngôi sao như Beta Aurigae, Alpha Coronae Borealis, Beta Crateris, Beta Eridani và Beta Serpentis. Nếu điều này được xác nhận, thì sao Thiên Lang sẽ là một trong ba cụm sao nằm trong khoảng cách 500 triệu năm ánh sáng so với Mặt Trời, bên cạnh các cụm sao Hyades và Pleiades, mỗi cụm đều chứa hàng trăm ngôi sao.

Cụm sao gần đó

Vào năm 2017, một cụm sao khổng lồ đã được phát hiện cách sao Thiên Lang khoảng 10 phút cung. Phát hiện này được thực hiện trong quá trình phân tích dữ liệu thống kê của chương trình Gaia và được đặt tên là cụm sao Gaia 1.

Mặc dù sao Thiên Lang và Gaia 1 nhìn từ Trái Đất có vẻ gần nhau, nhưng thực tế Gaia 1 cách xa Trái Đất gấp 1.000 lần so với khoảng cách từ Trái Đất đến hệ sao Thiên Lang. Tuy nhiên, do kích thước khổng lồ của nó, Gaia 1 vẫn có cấp sao biểu kiến khoảng 8,3.

Tên gọi

Tên tiếng Anh của sao Thiên Lang là Sirius, xuất phát từ tên Latin Sīrius, vốn có nguồn gốc từ tên Hy Lạp Σείριος (Seirios có nghĩa là 'sáng chói' hoặc 'thiêu đốt').

Tên tiếng Hy Lạp của ngôi sao có thể đã được vay mượn từ một ngôn ngữ khác trước thời kỳ Hy Lạp cổ đại. Có giả thuyết rằng tên Seirios của người Hy Lạp liên kết với vị thần Osiris của người Ai Cập cổ đại. Tài liệu cổ nhất về tên Seirios xuất hiện trong tác phẩm Works and Days của Hēsíodos từ thế kỷ thứ 7 trước Công nguyên.

Vào năm 2016, Liên đoàn Thiên văn quốc tế đã thành lập Nhóm công tác về Tên gọi của các ngôi sao (WGSN) để biên soạn và chuẩn hóa tên gọi cho các ngôi sao. Danh mục đầu tiên của WGSN được công bố vào tháng 7 năm 2016, trong đó sao Thiên Lang được công nhận theo tiêu chuẩn của Liên đoàn Thiên văn quốc tế là α Canis Majoris A.

Sao Thiên Lang có hơn 50 ký hiệu và tên gọi khác nhau. Trong tác phẩm A Treatise on the Astrolabe, Geoffrey Chaucer đã gọi ngôi sao này là 'Alhabor', mô tả nó như đầu của một con chó săn. Tên này được các nhà thiên văn học Trung Cổ ở Tây Âu sử dụng rộng rãi. Trong tiếng Phạn, sao này có tên là 'thợ săn nai' Mrgavyadha hoặc 'thợ săn' Lubdhaka. Với tên Mrgavyadha, sao đại diện cho thần Rudra (Shiva). Trong ngôn ngữ Bắc Âu, sao này được gọi là Lokabrenna, có nghĩa là 'ngọn đuốc của Loki'.

Ý nghĩa văn hóa

Các nền văn minh cổ đại đều liên kết sao Thiên Lang với những hình ảnh đặc trưng, thường là hình ảnh của một con chó. Vì sao Thiên Lang là ngôi sao sáng nhất trong chòm sao Đại Khuyển, nó được gọi là 'sao con chó' (Dog Star). Chòm sao Đại Khuyển còn được biết đến như con chó săn của thợ săn Orion. Người Hy Lạp cổ đại tin rằng sao Thiên Lang gây ra sự oi ả trong mùa hè, do đó gọi những ngày nóng nhất là 'ngày chó' (dog day). Người La Mã cổ đại cũng dùng từ dies caniculares (tiếng Latinh của ngày chó) và gọi sao Thiên Lang là Canicula (có nghĩa là 'con chó nhỏ'). Ngược lại, nếu những con chó có dấu hiệu thở hổn hển trong những ngày nóng, có thể chúng đang mắc bệnh. Trong trường hợp nghiêm trọng, con chó có thể mắc bệnh dại và cắn chết người. Trong tác phẩm Illiad, nhà thơ Homer mô tả cuộc chiến thành Troy với đoạn sau đây (tiếng Anh):

Sirius rises late in the dark, liquid sky

On summer nights, star of stars,

Orion's Dog they call it, brightest

Of all, but an evil portent, bringing heat

And fevers to suffering humanity.

Dịch ra tiếng Việt:

Trên nền bầu trời tối đen, sao Thiên Lang mọc lên muộn màng

Trong những đêm hè, nó là ngôi sao nổi bật nhất

Người ta gọi nó là con chó của Orion, sao sáng nhất trong tất cả

Nhưng nó là điềm báo xấu, mang đến cái nóng

Và những căn bệnh cho nhân loại đau khổ.

Trong truyền thuyết Iran và Ba Tư, sao Thiên Lang đại diện cho Tishtrya, thần mưa và sinh sản, đồng thời là kẻ thù của Apaosha, con quỷ của hạn hán. Tishtrya thường được hình dung như một con ngựa trắng trong cuộc chiến này.

Trong thiên văn học cổ đại Trung Quốc, sao Thiên Lang được gọi là Sói Trời (天狼-Thiên Lang) thuộc chòm sao Tỉnh. Các nền văn hóa chịu ảnh hưởng của Trung Quốc cũng sử dụng tên gọi tương tự, như Tenrō (天狼) trong tiếng Nhật và Cheonrang (천랑) trong tiếng Hàn Quốc, đều mang nghĩa Thiên Lang. Nhiều nền văn hóa Bắc Mỹ cổ cũng liên kết sao Thiên Lang với hình ảnh con chó. Người Seri và Tohono Oʼodham thấy sao như một con chó săn đuổi theo đàn cừu, trong khi người Blackfoot Confederacy gọi nó là sao Mặt Chó (Dog-face). Người Cherokee coi sao Thiên Lang và sao Antares như hai con chó canh gác 'con đường linh hồn', còn người Pawnee gọi sao này với nhiều tên, như Sao Con Sói (Wolff Star) hoặc Sao Con Sói Đồng Cổ (Coyote Star). Người Inuit gọi sao này là 'sao con chó của Mặt Trăng' (Moon Dog).

Nhiều nền văn hóa liên tưởng sao Thiên Lang với hình ảnh mũi tên. Người Trung Quốc cổ đại tưởng tượng một mũi tên khổng lồ trên bầu trời phía Nam, kéo dài từ chòm sao Puppis đến chòm sao Canis Major, với sao Thiên Lang làm phần mũi tên. Tại đền Dendera cũng có hình ảnh tương tự, với nữ thần Satis đang rút mũi tên từ Hathor (sao Thiên Lang). Trong văn hóa Ba Tư, sao này được liên kết với hình mũi tên và được gọi là 'Tir'.

Sao Thiên Lang cũng xuất hiện trong kinh Qoran với tên gọi الشِّعْرَى (phiên âm: aš-ši'rā hoặc ash-shira có nghĩa là 'Người lãnh đạo'). Trong câu thơ: 'وأنَّهُ هُوَ رَبُّ الشِّعْرَى', dịch sang tiếng Anh là 'That He is the Lord of Sirius (the Mighty Star)' - (Bởi Người là Chúa tể của Sirius (ngôi sao hùng mạnh)). Ibn Kathir gọi sao này là Mirzam Al-Jawza, và nhiều người Hồi giáo đã tôn thờ sao này. Tên Aschere mà Johann Bayer sử dụng bắt nguồn từ tên gọi này.

Tại Bán cầu Bắc, những đêm mà sao Thiên Lang đạt đỉnh điểm thường trùng với đêm chuyển giao năm mới theo lịch Gregorian trong các thập niên 2000. Vào năm 1582, khi lịch Gregorian bắt đầu được áp dụng, thời điểm sao Thiên Lang đạt đỉnh điểm xảy ra sớm hơn thời khắc nửa đêm giao thừa khoảng 17 phút. Tuy nhiên, do chuyển động riêng của sao và hiện tượng tuế sai, thời gian sao Thiên Lang đạt đỉnh điểm thiên văn học đã thay đổi dần theo thời gian. Theo cuốn sách Star Names của Richard Hinckley Allen, các lễ hội đón sao Thiên Lang đạt đỉnh điểm từng được tổ chức tại ngôi đền Telesterion.

Kiến thức của người Dogon về sao Thiên Lang

Người Dogon, một dân tộc thiểu số ở Mali, được cho là đã biết nhiều điều về sao Thiên Lang, bao gồm chu kỳ quay của nó là 50 năm. Điều đáng ngạc nhiên là những hiểu biết này của người Dogon đã có từ trước khi các nhà thiên văn phương Tây nắm được thông tin. Các nhà khoa học tin rằng nếu không có kính thiên văn hiện đại, những thông tin này không thể được biết đến.

Do đó, có nhiều nghi ngờ về thông tin của Marcel Griaule. Năm 1991, nhà nhân chủng học Walter van Beek cho rằng: 'Dù người Dogon có đề cập đến ngôi sao Sigu tolo (mà Griaule cho là sao Thiên Lang theo tên gọi của người Dogon), nhưng họ không đồng nhất về ngôi sao này. Một số người Dogon cho rằng đó là ngôi sao vô hình báo hiệu một 'Sigu' (lễ hội), một số khác cho rằng đó là Sao Kim, hoặc là Sigu Tolo'. Tuy nhiên, tất cả đều đồng ý rằng họ biết thông tin về sao này từ Griaule.' Noah Brosch giải thích rằng có thể người Dogon đã có được thông tin về sao Thiên Lang thông qua các cuộc trao đổi văn hóa vào năm 1893, khi đoàn thám hiểm Pháp đến khu vực này để quan sát nhật thực toàn phần.

Sao Thiên Lang trong tôn giáo của người Serer

Trong tín ngưỡng của người Serer ở Senegal, Gambia và Mauritania, sao Thiên Lang được gọi là Yoonir. Đây là một trong những ngôi sao quan trọng và linh thiêng nhất trong văn hóa của người Serer. Các pháp sư Serer thường vẽ các biểu đồ Yoonir để dự đoán lượng mưa và quyết định thời điểm gieo trồng. Trong tín ngưỡng của người Serer, Yoonir tượng trưng cho toàn bộ vũ trụ.

Ý nghĩa hiện đại

Sao Thiên Lang xuất hiện trên logo của Đại học Macquarie và cũng là tên của tờ tạp chí dành cho cựu sinh viên của trường. Vào thế kỷ 18, có 7 con tàu của Hải quân hoàng gia Anh mang tên HMS Sirius, trong đó con tàu đầu tiên tham gia vào đoàn tàu First Fleet đến Úc vào năm 1788. Hải quân Úc sau này cũng đặt tên cho một tàu chiến của họ là HMAS Sirius để vinh danh con tàu HMS Sirius đầu tiên. Ở Mỹ, cái tên Sirius cũng thường được đặt cho các tàu, ví dụ như USNS Sirius (T-AFS-8) và cho các máy bay như Lockheed Sirius.

Sao Thiên Lang là một trong 27 ngôi sao trên lá cờ của Brazil, đại diện cho bang Mato Grosso.

• Danh sách các ngôi sao và sao lùn nâu gần nhất

Ghi chú

Tài liệu liên quan đến Sirius trên Wikimedia Commons