Language
Country/Area
No result found
Bí ẩn về tia sáng heli: Tại sao nó lại tạo ra nguồn năng lượng đáng kinh ngạc như vậy trong lõi các ngôi sao?
Vụ nổ heli là một sự kiện đáng kinh ngạc trong vòng đời của một ngôi sao, đặc biệt là trong giai đoạn sao khổng lồ đỏ mạnh mẽ của một ngôi sao có khối lượng thấp. Người ta cho rằng tia sáng heli xuất hiện là do phản ứng tổng hợp hạt nhân nhanh chóng của một lượng lớn heli trong lõi, chủ yếu thông qua quá trình ba alpha.
Trong khoảng một tỷ năm nữa, Mặt trời được dự đoán sẽ trải qua một vụ bùng nổ heli, đây sẽ là hiện tượng cuối cùng trên Trái đất xảy ra sau khi Mặt trời rời khỏi dãy chính.
Quá trình này chủ yếu xảy ra ở các ngôi sao có khối lượng từ 0,8 khối lượng mặt trời (M☉) đến 2,0 M☉. Ở những ngôi sao có khối lượng thấp này, khi hydro trong lõi của chúng bị tiêu thụ nhanh chóng, mặc dù phản ứng tổng hợp hạt nhân vẫn tiếp tục diễn ra ở lớp vỏ hydro bên ngoài, một chất giàu heli sẽ được hình thành trong lõi. Khi hydro cạn kiệt, lượng heli còn lại bị nén thành vật chất thoái hóa, có khả năng chống lại sự sụp đổ do lực hấp dẫn xuất phát từ các nguyên lý của cơ học lượng tử chứ không phải từ áp suất nhiệt truyền thống.
Khi nhiệt độ của lõi tăng lên khoảng 100 triệu độ, quá trình tổng hợp hạt nhân heli bắt đầu. Lý do tại sao quá trình này đáng kinh ngạc là vì lõi lúc này được tạo thành từ vật chất thoái hóa. Do đó, trong môi trường vật chất như vậy, nhiệt độ tăng không dẫn đến áp suất tăng đáng kể. Hiện tượng này gây ra phản ứng nhanh với sự gia tăng nhiệt độ, điều này cực kỳ hiếm gặp và có tính hủy diệt trong quá trình tiến hóa của một ngôi sao.
Tốc độ phản ứng tổng hợp hạt nhân heli tăng lên đáng kể, nhanh chóng đạt tới 10 tỷ lần năng lượng giải phóng ban đầu và chỉ kéo dài trong vài giây.
Khi năng lượng từ phản ứng tổng hợp hạt nhân của heli được giải phóng, trạng thái thoái hóa của lõi bị thay đổi, cho phép lõi giãn nở vì nhiệt, với năng lượng còn lại được hấp thụ vào cấu trúc thượng tầng của ngôi sao. Điều này có nghĩa là mặc dù năng lượng giải phóng tức thời của tia heli rất đáng kinh ngạc, nhưng phần lớn năng lượng đó không thể quan sát được. Vì lý do này, các nhà thiên văn học chủ yếu dựa vào các mô hình lý thuyết để hiểu hiện tượng này.
Theo thời gian, bề mặt của ngôi sao sẽ nhanh chóng nguội đi và co lại với tốc độ khoảng 100.000 năm, cuối cùng làm giảm bán kính và độ sáng xuống còn khoảng 2% giá trị ban đầu. Điều đáng nói là trong quá trình này, khoảng 40% khối lượng của ngôi sao sẽ được chuyển đổi thành carbon, yếu tố rất quan trọng đối với quá trình tiến hóa trong tương lai của ngôi sao.
Sau tia chớp heli, sự bất ổn xung động của tia chớp thứ cấp sẽ điều khiển ngôi sao và quá trình này thường kéo dài trong nhiều giờ đến nhiều năm.
Đợt lóe sáng heli sau đó được theo sau bởi một loạt các đợt lóe sáng thứ cấp, thường là các xung động bất ổn tương đối yếu và không nhất thiết có tính phá hủy. So với các tia chớp heli, chúng vốn yên bình hơn, nhưng lại đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn cuối của quá trình tiến hóa sao.
Ngoài ra, ở một số ngôi sao có khối lượng cực thấp, lõi heli thoái hóa có thể không bao giờ đạt đến nhiệt độ đủ cao để bắt đầu phản ứng tổng hợp heli và cuối cùng sẽ tiến hóa thành sao lùn trắng heli. Điều này cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa khối lượng của một ngôi sao và hậu quả tiến hóa của nó.
Mặc dù quá trình tương tự cũng xảy ra ở các sao lùn trắng, nhưng khi khí hydro từ hệ sao đôi tích tụ trên bề mặt của sao lùn trắng, sự hợp nhất các nguồn hydro cũng có thể dẫn đến sự bùng nổ heli không ổn định. Tuy nhiên, sự xuất hiện của những sự kiện này hiếm khi được quan sát trực tiếp vì động lực của chúng thường ẩn sâu trong lõi.
Quá trình tổng hợp hạt nhân của một ngôi sao là một hành trình dài và không thể đoán trước, với những thay đổi ở mỗi giai đoạn khiến số phận của ngôi sao trở nên khác nhau.
Điều đáng suy ngẫm là làm thế nào mà tia lửa heli lại kích hoạt sự giải phóng năng lượng dữ dội như vậy trong vòng đời của một ngôi sao và có bao nhiêu bí ẩn vũ trụ chưa được khám phá ẩn chứa đằng sau nó?
