Vòng đời của Mặt trời của chúng ta bắt đầu khoảng 4,6 tỷ năm trước. Trong khoảng 4,5 đến 5,5 tỷ năm, khi nó cạn kiệt nguồn cung cấp hydro và heli, nó sẽ bước vào giai đoạn Red Giant Branch (RGB), nơi nó sẽ mở rộng gấp nhiều lần kích thước hiện tại và thậm chí có thể tiêu thụ Trái đất! Và sau đó, khi nó đã đi đến cuối vòng đời, người ta tin rằng nó sẽ thổi bay lớp ngoài của nó và trở thành một sao lùn trắng.
Cho đến gần đây, các nhà thiên văn học không chắc chắn điều này sẽ diễn ra như thế nào và liệu Mặt trời của chúng ta có kết thúc như một tinh vân hành tinh hay không (như hầu hết các ngôi sao khác trong Vũ trụ của chúng ta làm). Nhưng nhờ một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế, giờ đây người ta đã hiểu rằng Mặt trời của chúng ta sẽ kết thúc vòng đời của nó bằng cách biến thành một vòng khổng lồ của khí và bụi phát sáng giữa các vì sao - được gọi là tinh vân hành tinh.
Nghiên cứu của họ, có tiêu đề là Thời đại bí ẩn bất biến của chức năng Tinh vân Tinh vân Hành tinh bị cắt đứt, gần đây đã được công bố trên tạp chí khoa học Thiên nhiên. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Krzysztof Gesicki, nhà vật lý thiên văn đến từ Đại học Nicolaus Copernicus, Ba Lan; và bao gồm Albert Zijlstra và M Miller Bertolami - một giáo sư từ Đại học Manchester và là một nhà thiên văn học, Viện nghiên cứu Astruto de Astrofísica de La Plata (IALP), Argentina, tương ứng.
Khoảng 90% tất cả các ngôi sao cuối cùng là một tinh vân hành tinh, theo dõi quá trình chuyển đổi mà chúng trải qua giữa một người khổng lồ đỏ và sao lùn trắng. Tuy nhiên, các nhà khoa học trước đây không chắc chắn liệu Mặt trời của chúng ta có đi theo con đường tương tự hay không, vì nó được cho là không đủ lớn để tạo ra một tinh vân hành tinh có thể nhìn thấy. Để xác định xem đây có phải là trường hợp không, nhóm nghiên cứu đã phát triển một mô hình dữ liệu mới, sao dự đoán vòng đời của các ngôi sao.
Mô hình này - mà họ gọi là Chức năng độ sáng tinh vân hành tinh (PNLF) -được sử dụng để dự đoán độ sáng của đường bao bị đẩy ra đối với các ngôi sao có khối lượng và độ tuổi khác nhau. Những gì họ tìm thấy là Mặt trời của chúng ta chỉ đủ lớn để kết thúc như một tinh vân mờ. Như giáo sư Zijlstra đã giải thích trong thông cáo báo chí của Đại học Manchester:
Khi một ngôi sao chết, nó phóng ra một khối khí và bụi - được gọi là phong bì - vào không gian. Phong bì có thể bằng một nửa khối lượng sao. Điều này cho thấy lõi ngôi sao, mà đến thời điểm này, cuộc sống của ngôi sao đang cạn kiệt nhiên liệu, cuối cùng đã tắt và trước khi chết. Chỉ sau đó, lõi nóng làm cho phong bì bị đẩy ra tỏa sáng rực rỡ trong khoảng 10.000 năm - một giai đoạn ngắn trong thiên văn học. Đây là những gì làm cho tinh vân hành tinh có thể nhìn thấy. Một số rất sáng đến nỗi chúng có thể được nhìn thấy từ khoảng cách cực lớn với hàng chục triệu năm ánh sáng, trong đó bản thân ngôi sao sẽ quá mờ nhạt để nhìn thấy.
Mô hình này cũng đề cập đến một bí ẩn lâu dài trong thiên văn học, đó là lý do tại sao các tinh vân sáng nhất trong các thiên hà xa xôi dường như có cùng độ sáng. Khoảng 25 năm trước, các nhà thiên văn học bắt đầu quan sát điều này và thấy rằng họ có thể đo khoảng cách đến các thiên hà khác (theo lý thuyết) bằng cách kiểm tra các tinh vân hành tinh sáng nhất của chúng. Tuy nhiên, mô hình được tạo ra bởi Gesicki và các đồng nghiệp của ông đã mâu thuẫn với lý thuyết này.
Nói tóm lại, độ sáng của tinh vân hành tinh không phải đi xuống khối lượng của ngôi sao tạo ra nó, như đã được giả định trước đây. Giáo sư Zijlstra cho biết, những ngôi sao già, khối lượng thấp sẽ tạo ra nhiều tinh vân hành tinh mờ hơn nhiều so với những ngôi sao trẻ, to lớn hơn. Đây đã trở thành một nguồn xung đột trong 25 năm qua. Dữ liệu cho biết bạn có thể có được tinh vân hành tinh sáng từ các ngôi sao có khối lượng thấp như Mặt trời, các mô hình cho biết điều đó là không thể, bất cứ điều gì nhỏ hơn khoảng hai lần khối lượng mặt trời sẽ khiến tinh vân hành tinh quá mờ để nhìn thấy.
Về cơ bản, các mô hình mới đã chứng minh rằng sau khi một ngôi sao đẩy ra đường bao của nó, nó sẽ nóng lên nhanh gấp ba lần so với những gì các mô hình cũ chỉ ra - điều này giúp các sao có khối lượng thấp hình thành một tinh vân hành tinh sáng dễ dàng hơn nhiều. Các mô hình mới cũng chỉ ra rằng Mặt trời gần như chính xác ở phần dưới bị cắt đối với các ngôi sao có khối lượng thấp vẫn sẽ tạo ra một tinh vân hành tinh có thể nhìn thấy, mặc dù mờ. Bất cứ điều gì nhỏ hơn, Giáo sư Zijlstra nói thêm, sẽ không tạo ra một tinh vân:
Chúng tôi thấy rằng các ngôi sao có khối lượng nhỏ hơn 1,1 lần khối lượng mặt trời tạo ra tinh vân mờ hơn và các ngôi sao lớn hơn 3 khối tinh vân sáng hơn, nhưng đối với phần còn lại, độ sáng dự đoán rất gần với những gì đã quan sát được. Vấn đề được giải quyết, sau 25 năm!
Cuối cùng, nghiên cứu này và mô hình mà nhóm nghiên cứu tạo ra có một số ý nghĩa thực sự có lợi cho các nhà thiên văn học. Họ không chỉ chỉ ra sự tự tin về mặt khoa học những gì sẽ xảy ra với Mặt trời của chúng ta khi nó chết (lần đầu tiên), họ còn cung cấp một công cụ chẩn đoán mạnh mẽ để xác định lịch sử hình thành sao cho các ngôi sao ở độ tuổi trung niên (vài tỷ năm tuổi ) ở các thiên hà xa xôi.
Nó cũng rất tốt để biết rằng khi Mặt trời của chúng ta đã hết tuổi thọ, hàng tỷ năm kể từ bây giờ, bất kỳ thế hệ con cháu nào chúng ta bỏ lại sẽ có thể đánh giá cao nó - ngay cả khi chúng đang nhìn qua khoảng cách rộng lớn của không gian.
