Buzz
Khám phá mang tính đột phá này không chỉ vén màn hiểu biết mới về quá trình tiến hóa sao, mà còn bác bỏ học thuyết tồn tại 5 thập kỷ, chứng minh vai trò then chốt của 'ngôi sao thứ ba vô hình' trong nhiều trường hợp.
Trong không gian mênh mông, các hệ sao đôi phát nổ (Cataclysmic Variables - CV) luôn là chủ đề nghiên cứu đầy lôi cuốn. Những cặp sao đặc biệt này thường gồm một sao lùn trắng với lõi siêu đặc - tàn tích của ngôi sao giống Mặt Trời sau khi chết.
Khi hai ngôi sao này tiến gần nhau, sao lùn trắng sẽ hút vật chất từ sao đồng hành, tạo ra những vụ nổ cực sáng được gọi là hiện tượng nova.
Mối quan hệ giữa các vì sao phức tạp hơn nhiều so với tưởng tượng. Nghiên cứu đột phá từ Viện Công nghệ California (Caltech) tiết lộ sự thật gây chấn động: nhiều hệ sao đôi "phát nổ" cần sự hiện diện của ngôi sao thứ ba ở xa để hình thành.
Cataclysmic Variables (CVs) là hệ sao đôi có khoảng cách gần, gồm sao lùn trắng hút vật chất từ sao đồng hành (thường là sao dãy chính). Khoảng cách giữa chúng chỉ bằng đường kính Mặt Trời, với chu kỳ quỹ đạo từ 1-12 giờ. Những hệ này có thể bùng phát ánh sáng dữ dội (novae) hoặc thay đổi độ sáng đáng kể.
Bí mật đằng sau 'vũ điệu của ba ngôi sao'
Trước đây, giới khoa học tin rằng các hệ CV bất ổn hình thành khi hai ngôi sao tiến gần nhau dần qua đám mây khí chung. Nhưng nghiên cứu mới đưa ra giả thuyết gây sốc: chúng có thể được tạo ra bởi 'yếu tố thứ ba' - một ngôi sao khác đẩy hệ đôi vào quỹ đạo hẹp hơn.
"Phát hiện của chúng tôi mở ra hướng tiếp cận mới về nguồn gốc CV," đồng tác giả Kareem El-Badry, phó giáo sư thiên văn tại Caltech, cho biết. "Trong nhiều trường hợp, ngôi sao thứ ba vô hình mới là yếu tố quyết định."
Để kiểm chứng, nhóm nghiên cứu phân tích dữ liệu từ sứ mệnh Gaia của ESA, cung cấp thông tin chính xác về hàng tỷ ngôi sao. Họ phát hiện 50 hệ CV nằm trong cấu trúc ba sao phân cấp - hai sao quay gần nhau và sao thứ ba quay xa hơn.
Đáng kinh ngạc, khoảng 10% CV đã biết thuộc dạng này - tỷ lệ quá cao để coi là ngẫu nhiên.
Nhóm đã mô phỏng 2.000 hệ ba sao trên máy tính. Kết quả cho thấy lực hấp dẫn từ sao thứ ba có thể kéo giãn quỹ đạo hệ đôi, đưa chúng đủ gần để lực thủy triều phát huy tác dụng mà không cần trải qua giai đoạn đám mây khí bao phủ như lý thuyết cũ.
20% CV mô phỏng hình thành không qua giai đoạn bao phủ chung, trong khi 60% trường hợp cho thấy sao thứ ba khởi động quá trình tiến hóa dẫn đến bao phủ chung.
Vai trò then chốt của 'lực thủy triều' và khoảng cách tối ưu
Cheyanne Shariat, nghiên cứu sinh tại Caltech và là tác giả chính, phân tích: "Ngôi sao thứ ba tác động lực hấp dẫn khiến quỹ đạo hệ đôi trở nên lệch tâm, kéo sao đồng hành lại gần sao lùn trắng hơn. Lực thủy triều làm tiêu hao năng lượng, thu hẹp quỹ đạo và biến nó thành hình tròn. Quá trình này không cần phải xảy ra trong lớp vỏ khí chung như trước đây vẫn nghĩ."
Sau khi điều chỉnh mô phỏng theo phân bố sao thực tế trong Dải Ngân hà, nhóm nghiên cứu đưa ra kết luận đáng kinh ngạc: gần 40% tổng số CV có thể được hình thành từ hệ ba sao.
Mô phỏng cũng tiết lộ đặc điểm của những hệ ba sao dễ tạo ra CV. Khoảng cách là yếu tố then chốt - những hệ cuối cùng hình thành CV thường có cặp sao bên trong và sao thứ ba cách xa hơn 100 đơn vị thiên văn (AU), tương đương khoảng cách Trái Đất-Mặt Trời.
Nhiều ngôi sao thứ ba giờ đây có thể quá mờ nhạt hoặc xa xôi để phát hiện, thậm chí có thể đã bị đẩy khỏi hệ sau khi hoàn thành vai trò điều chỉnh quỹ đạo.
Giáo sư El-Badry nhấn mạnh: "Suốt 50 năm, mô hình tiến hóa trong vỏ khí chung được dùng để giải thích sự hình thành CV. Nhưng trước đây chưa ai nhận ra hiện tượng này lại phổ biến đến vậy trong hệ ba sao."
Nghiên cứu đăng trên Transactions of the Astronomical Society of the Pacific không chỉ mở ra hướng tiếp cận mới về nguồn gốc các hệ sao đôi kỳ lạ, mà còn cho thấy vũ trụ luôn ẩn chứa những điều bất ngờ qua những 'vũ điệu' hấp dẫn giữa các thiên thể.
