Sao Lùn Nâu Là Gì? Lý Do Sao Lùn Nâu Lại Khó Nghiên Cứu?

Vũ trụ bao la, có những thiên thể mang trong mình đặc tính của cả sao lẫn hành tinh nhưng lại không thuộc về hoàn toàn bên nào. Chúng được giới thiên văn học gọi là sao lùn nâu (brown dwarfs). Mới đây, những khám phá từ kính viễn vọng không gian SPHEREx của NASA đã mang đến cái nhìn toàn diện hơn về các “kẻ lửng lơ” đầy bí ẩn này.

Cùng Đại Pi Media bóc tách các đặc tính vật lý và tìm hiểu xem sao lùn nâu thực chất là gì dưới lăng kính khoa học hiện đại.

Sao lùn nâu là gì?

Sao lùn nâu là những thiên thể nằm ở ranh giới trung gian giữa các ngôi sao bình thường và các hành tinh khí khổng lồ (tương tự như Sao Mộc).

Chúng được hình thành từ quá trình sụp đổ của các đám mây khí và bụi giống như các ngôi sao thông thường. Tuy nhiên, khối lượng của sao lùn nâu không đủ lớn (thường chỉ nặng hơn Sao Mộc từ 13 đến khoảng 80 lần) để kích hoạt phản ứng tổng hợp hạt nhân hydro thông thường ở lõi như các vì sao thực thụ. Chính vì thế, chúng không thể tỏa sáng rực rỡ mà thường nguội dần, mờ ảo và có màu sắc tối tăm trong không gian lạnh giá.

*Sao lùn nâu / Nguồn ảnh: NASA/JPL-Caltech*

Sứ mệnh khám phá của kính viễn vọng SPHEREx

Kính viễn vọng không gian SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) của NASA đang thực hiện các khảo sát phổ toàn bầu trời. Trong quá trình lập bản đồ vũ trụ, kính viễn vọng này đã vô tình phát hiện và ghi nhận hàng loạt sao lùn nâu ẩn mình trong bóng tối.

*Kính viễn vọng SPHEREx sau lưng nhóm phát triển. / Nguồn ảnh: NASA*

Những dữ liệu mới được công bố trên tạp chí khoa học The Astrophysical Journal cho thấy các thiên thể tối và đầy mây này sở hữu bầu khí quyển vô cùng phong phú về mặt hóa học, mang nhiều điểm tương đồng với các hành tinh khí khổng lồ:

Các nhà khoa học đã phân tích chi tiết phổ ánh sáng từ các sao lùn nâu và phát hiện ra sự hiện diện của các phân tử quen thuộc như nước (H_2O), carbon dioxide (CO_2), carbon monoxide (CO) và methane (CH_4).
Cấu trúc quang phổ của chúng thay đổi rõ rệt theo nhiệt độ và tuổi đời, phản ánh quá trình biến đổi phức tạp trong lớp mây dày đặc bao bọc bề mặt.

Lý do sao lùn nâu lại khó nghiên cứu?

Vì không tự phát ra ánh sáng mạnh từ phản ứng tổng hợp hạt nhân, sao lùn nâu rất khó được phát hiện bằng các thiết bị quang học thông thường. Chúng tỏa ra bức xạ chủ yếu ở dải sóng hồng ngoại khi còn trẻ và dần trở nên lạnh ngắt theo thời gian.

Hình ảnh ba sao lùn nâu khác nhau do kính viễn vọng chụp được hiển thị ở bên trái; các hình ảnh bên phải mô phỏng chúng như những thế giới giống sao Mộc. / Nguồn ảnh: Zafar Rustamkulov/Đài quan sát Gemini quốc tế/NOIRLab/NSF/AURA, MH Wong (Đại học California, Berkeley) và cộng sự. Lời cảm ơn: M. Zamani

Việc kính viễn vọng SPHEREx thu giữ thành công ánh sáng từ các tầng mây sâu thẳm của hàng loạt sao lùn nâu rải rác khắp bầu trời đang giúp các nhà khoa học giải mã những khoảng trống trong mô hình tiến hóa giữa sao và hành tinh. Sự đa dạng về thành phần khí quyển của chúng chứng minh rằng không có hai sao lùn nâu nào hoàn toàn giống nhau, mở ra một chương mới trong nghiên cứu vật lý thiên văn.

kính viễn vọng SPHEREx của NASA đang phát hiện ra hàng ngàn sao lùn nâu ẩn mình trong bóng tối. Một số hình ảnh quan sát được chọn lọc được thể hiện trong bức ảnh ghép này, được liệt kê theo loại quang phổ, khoảng cách và nhiệt độ tính bằng độ Kelvin. / Nguồn ảnh: Zafar Rustamkulov/NASA/JPL-Caltech

Tổng kết

Sao lùn nâu là mảnh ghép hoàn hảo giúp con người hiểu sâu hơn về ranh giới giữa các hệ sao và hành tinh trong vũ trụ. Nhờ công nghệ quan sát hồng ngoại tiên tiến từ sứ mệnh SPHEREx của NASA, màn sương bí ẩn bao quanh những “kẻ lửng lơ” này đang dần được dỡ bỏ, mang lại nguồn dữ liệu vô giá cho ngành thiên văn học hiện đại.