Khi vẽ một ngôi sao, chúng ta thường vẽ hình năm cánh lấp lánh. Nhưng sự thật là tất cả các ngôi sao đều có dạng hình cầu khổng lồ, giống như Mặt Trời của chúng ta. Vậy tại sao chúng lại trông khác nhau về màu sắc, độ sáng?
Lý giải vì sao ngôi sao có hình dạng khác nhau khi quan sát
Khi chúng ta quan sát sao từ mặt đất, ánh sáng từ chúng phải đi qua một lớp khí quyển dày đặc và luôn biến động của Trái Đất.
Lớp khí quyển này hoạt động như một thấu kính không hoàn hảo, làm bẻ cong và tán xạ ánh sáng liên tục, tạo ra hiệu ứng "lấp lánh" khiến chúng ta cảm thấy ngôi sao có hình dáng nhọn, nhiều cạnh.
Sự khác biệt thực sự trong thiên văn học không phải là hình dạng, mà là loại sao, được quyết định bởi vòng đời của nó.
Các giai đoạn tiến hóa của một ngôi sao nhỏ
Hành trình của một ngôi sao có khối lượng tương đương Mặt Trời của chúng ta diễn ra một cách tương đối yên bình, giống như một đời người.
- Chào đời (Tinh vân): Mọi ngôi sao đều được sinh ra từ những đám mây khí và bụi khổng lồ gọi là tinh vân. Lực hấp dẫn kéo vật chất lại với nhau, tạo thành một quả cầu khí nóng gọi là tiền sao.
- Trưởng thành (Chuỗi chính): Khi lõi đủ nóng và áp suất đủ lớn, phản ứng tổng hợp hạt nhân bắt đầu, giải phóng năng lượng khổng lồ. Ngôi sao bước vào giai đoạn ổn định nhất, kéo dài hàng tỷ năm, được gọi là giai đoạn chuỗi chính. Mặt Trời của chúng ta đang ở giai đoạn này.
- Tuổi già (Sao khổng lồ đỏ): Khi hết nhiên liệu hydro ở lõi, ngôi sao bắt đầu phồng to ra và nguội đi, trở thành một sao khổng lồ đỏ.
- Cái chết (Sao lùn trắng): Cuối cùng, lớp vỏ ngoài của sao khổng lồ đỏ sẽ bị thổi bay ra ngoài không gian, tạo thành một tinh vân hành tinh đẹp mắt. Phần lõi còn lại co sụp lại thành một vật thể siêu đặc, nóng bỏng gọi là sao lùn trắng, rồi từ từ nguội dần và mờ đi.
>>> Tìm hiểu ngay: Lò phản ứng hạt nhân khổng lồ: Vì sao mặt trời lại nóng bỏng đến vậy?
Cái kết ngoạn mục của những ngôi sao khổng lồ
Những ngôi sao có khối lượng lớn hơn Mặt Trời gấp nhiều lần có một cuộc đời ngắn ngủi hơn nhưng huy hoàng và dữ dội hơn rất nhiều.
Chúng cũng trải qua giai đoạn hình thành và chuỗi chính, nhưng đốt cháy nhiên liệu với tốc độ cực nhanh. Khi đến cuối đời, thay vì phồng lên một cách từ từ, chúng sụp đổ dưới chính sức nặng của mình và sau đó phát nổ trong một sự kiện chói lòa gọi là siêu tân tinh (supernova).
Vụ nổ này giải phóng năng lượng bằng cả một thiên hà và tạo ra các nguyên tố nặng trong vũ trụ.
Phần còn lại sau vụ nổ có thể là:
- Sao neutron: Một quả cầu siêu đặc, nơi vật chất bị nén đến mức các electron và proton hợp nhất thành neutron.
- Lỗ đen (Black hole): Nếu ngôi sao ban đầu cực kỳ lớn, lực hấp dẫn của lõi sụp đổ sẽ mạnh đến mức không gì, kể cả ánh sáng, có thể thoát ra.
>>> Tìm hiểu ngay: Vì sao một ly nước nóng lại bay hơi nhanh hơn một ly nước ở nhiệt độ phòng?
Biểu đồ Hertzsprung-Russell (H-R) phân loại ngôi sao như thế nào?
Để sắp xếp và hiểu rõ các loại sao này, các nhà thiên văn học sử dụng một công cụ gọi là biểu đồ Hertzsprung-Russell (H-R). Đây là một biểu đồ "dân số" của các ngôi sao, phân loại chúng dựa trên hai yếu tố chính:
- Độ sáng thực (Trục dọc): Ngôi sao thực sự sáng đến mức nào.
- Nhiệt độ bề mặt (Trục ngang): Thể hiện qua màu sắc của ngôi sao (sao xanh nóng nhất, sao đỏ nguội nhất).
Khi vẽ các ngôi sao lên biểu đồ này, chúng không nằm rải rác ngẫu nhiên mà tập trung vào các khu vực chính: Dải chuỗi chính, nhóm Sao khổng lồ/Siêu khổng lồ, và nhóm Sao lùn trắng.
Biểu đồ H-R cho phép các nhà khoa học hiểu được một ngôi sao đang ở giai đoạn nào trong vòng đời của nó chỉ bằng cách quan sát sao và đo lường ánh sáng của nó.
Câu trả lời cho việc vì sao ngôi sao có hình dạng khác nhau không nằm ở hình dáng vật lý, mà ở các đặc điểm như màu sắc, kích thước và độ sáng. Những đặc điểm này là bức chân dung phản chiếu chính xác vòng đời của một ngôi sao, từ lúc sinh ra huy hoàng đến cái chết yên bình hoặc dữ dội.
>>> Chi tiết tại: Vì sao âm thanh lại di chuyển nhanh và nghe to hơn khi ở dưới nước?
