Sao nâu hình thành như thế nào

Các nhà thiên văn học đã phát hiện bằng chứng rằng sao nâu có quá trình hình thành giống như sao thông thường.

Sử dụng Smithsonian's Submillimeter Array (SMA), các nhà thiên văn học phát hiện những phân tử cácbon ôxit được giải phóng từ vật thể gọi là ISO-Oph 102. Sự giải phóng phân tử như vậy thường thấy ở những sao trẻ. Tuy nhiên, vật thể này có khối lượng gấp 60 lần sao Mộc, có nghĩa rằng nó quá nhỏ cho một ngôi sao. Các nhà thiên văn học xếp nó vào danh mục sao nâu.

Sao nâu thuộc vào danh mục giữa hành tinh và sao, thường có khối lượng từ 15 đến 75 lần sao Mộc (Khối lượng tối thiểu để một ngôi sao có thể chịu được phản ứng tổng hợp hạt nhân là 75 lần sao Mộc). Chính vì vậy, sao nâu cũng được gọi là sao chưa hoàn thiện. Tuy nhiên, vẫn không rõ liệu chúng hình thành giống như sao, từ những đám mây khí, hoặc chúng hình thành giống như hành tinh, tích tụ vật chất đá cho đến khi đủ lớn.

Một ngôi sao hình thành khi một đám mây khí tự co lại do trọng lực, trở nên đậm đặc và nóng hơn cho đến khi phản ứng tổng hợp hạt nhân xuất hiện. Nếu đám mây đó đang quay, sự xoay vòng sẽ nhanh dần khi đám mây co lại, tương tự như vận động viên trượt tuyệt thu gọn người lại. Để tập hợp trọng lượng, sao trẻ phải tạo ra xung lượng góc bằng cách đẩy vật chất theo những hướng ngược chiều nhau.

Minh họa của sao nâu ISO-Oph 102. Quan sát bằng SMA cho thấy nó hình thành giống như một sao thông thường, bằng cách tích lũy vật chất từ đĩa bồi đắp xung quanh (màu cam). Sao nâu tỏa ra một xung lượng bằng cách đẩy vật chất theo hai tia ngược chiều nhau (màu đỏ). Vòng cung xung kích màu xanh là nơi những tia này tương tác với vùng không gian giữa các vì sao. (Ảnh: ASIAA).

Một sao nâu có trọng lượng nhỏ hơn sao, vì vậy trọng lực cần thiết để tự co lại cũng nhỏ hơn. Vì vậy, các nhà thiên văn học luôn tranh luận về sự hình thành của sao nâu. Những quan sát trước đây cho thấy chúng hình thành tương tự như sao. Việc phát hiện sự giải phóng phân tử lưỡng cực của ISO-Oph 102 là bằng chứng rõ ràng đầu tiên về sự hình thành của sao nâu.

Ngoc Phan-Bao, tác giả chính của nghiên cứu thuộc Học viện thiên văn Academia Sinica, cho biết: “Chúng tôi cho rằng sự giải phóng phân tử như vậy rất khó để phát hiện với công nghệ hiện tại và phải đợi thiết bị thế hệ mới như ALMA [Atacama Large Millimeter Array]. Phát hiện này là một ngạc nhiên lớn. Khả năng tìm kiếm dòng giải phóng phân tử chúng tỏ khả năng phi thường của SMA”.

Tuy nhiên dòng phẩn tử này chứa khối lượng nhỏ hơn khoảng 1000 lần so với sự giải phóng của một ngôi sao thông thường. Tỷ lệ giải phóng cũng nhỏ hơn khoảng 100 lần. Sự giải phóng phân tử của ISO-Oph 102 là quy mô thu nhỏ của quá trình giải phóng phân tử của sao trẻ.

Paul Ho, một nhà thiên văn học tại Trung tâm vật lý học thiên thể Harvard-Smithsonian đồng thời là giám đốc của ASIAA, cho biết: “Những phát hiện này cho thấy sao nâu và sau không quá khác biệt. Chúng có cùng cơ chế hình thành. Một vật thể trở thành sao nâu hoặc sao thông thường rõ ràng phụ thuộc vào lượng vật chất sẵn có”.

Bài báo về ISO-Oph 102 sẽ được công bố trên tạp chí Astrophysical Journal Letters số ngày 20 tháng 12.