Khái niệm nghệ sĩ cho thấy DG CVn - một hệ thống nhị phân gồm hai ngôi sao lùn đỏ - giải phóng một loạt các ngọn lửa mạnh mẽ được nhìn thấy bởi tàu vũ trụ Swift của NASA vào ngày 23 tháng 4 năm 2014.
(Ảnh: © Trung tâm bay không gian Goddard của NASA / S. Wiessinger)
Các ngôi sao lùn đỏ tạo thành quần thể sao lớn nhất trong thiên hà, nhưng chúng ẩn nấp trong bóng tối, quá mờ để có thể nhìn thấy bằng mắt thường từ Trái đất. Sự rạng rỡ hạn chế của chúng giúp kéo dài tuổi thọ của chúng, lớn hơn nhiều so với mặt trời.
Các nhà khoa học nghĩ rằng 20 trong số 30 ngôi sao gần Trái đất là sao lùn đỏ. Ngôi sao gần mặt trời nhất, Proxima Centauri, là một sao lùn đỏ.
Thuật ngữ "sao lùn đỏ" không đề cập đến một loại ngôi sao. Nó thường được áp dụng cho các vật thể mát nhất, bao gồm các sao lùn K và M - là những ngôi sao thực sự - và các sao lùn nâu, thường được gọi là "các ngôi sao thất bại" vì chúng không duy trì được phản ứng tổng hợp hydro trong lõi của chúng.
"Không có định nghĩa thực sự về sao lùn đỏ", nhà thiên văn học Michaël Gillon thuộc Đại học Liège ở Bỉ nói với Space.com qua email. Gillon, người nghiên cứu các vật thể sao ở đầu lạnh của quang phổ, là một phần của nhóm xác định ngôi sao ultracool TRAPPIST-1. Sao lùn đỏ "thường nói đến các ngôi sao lùn có loại quang phổ từ K5V đến M5V," Gillon nói.
Sự hình thành và đặc điểm
Sao lùn đỏ hình thành như những ngôi sao có trình tự chính khác. Đầu tiên, một đám mây bụi và khí được hút vào nhau bởi trọng lực và bắt đầu quay. Các vật liệu sau đó đóng cục ở trung tâm, và khi nó đạt đến nhiệt độ tới hạn, phản ứng tổng hợp bắt đầu.
Sao lùn đỏ bao gồm những ngôi sao nhỏ nhất, nặng từ 7,5% đến 50% khối lượng mặt trời. Kích thước giảm của chúng có nghĩa là chúng đốt ở nhiệt độ thấp hơn, chỉ đạt 6.380 độ F (3.500 độ C). Mặt trời, bằng cách so sánh, có nhiệt độ 9,900 F (5.500 C). Nhiệt độ thấp của các sao lùn đỏ có nghĩa là chúng ở xa, mờ hơn nhiều so với các ngôi sao như mặt trời.
Nhiệt độ thấp của chúng cũng có nghĩa là chúng đốt cháy thông qua việc cung cấp hydro ít nhanh hơn. Trong khi những ngôi sao khác, to lớn hơn chỉ đốt cháy hydro ở lõi của chúng trước khi đến cuối đời, các sao lùn đỏ tiêu thụ tất cả hydro, bên trong và bên ngoài lõi của chúng. Điều này kéo dài suốt cuộc đời của những ngôi sao lùn đỏ đến hàng nghìn tỷ năm; vượt xa vòng đời 10 tỷ năm của những ngôi sao giống như mặt trời.
Phân loại sao lùn đỏ
Các nhà khoa học đôi khi gặp khó khăn trong việc phân biệt một ngôi sao lùn đỏ với một ngôi sao lùn nâu. Sao lùn nâu rất mát mẻ và mờ, và có khả năng hình thành giống như cách mà sao lùn đỏ làm, nhưng sao lùn nâu không bao giờ đạt đến điểm hợp nhất vì chúng quá nhỏ, và do đó, chúng không được coi là ngôi sao.
"Khi chúng ta quan sát một sao lùn đỏ và đo bầu khí quyển của nó, chúng ta không nhất thiết phải biết đó là sao lùn nâu hay sao - sao lùn nâu trẻ trông gần giống hệt như các ngôi sao ultracool", Adam Burgasser, nhà thiên văn học tại Đại học California, nói. Thành phố San Diego.
Để tìm hiểu xem một thiên thể là sao lùn nâu hay đỏ, các nhà khoa học đo nhiệt độ của bầu khí quyển của vật thể. Sao lùn nâu không có hợp chất lạnh hơn 2.000 Kelvin (3.140 F hoặc 1.727 C), trong khi các ngôi sao nung chảy hydro ấm hơn 2.700 K (4.400 F hoặc 2.427 C). Ở giữa, một ngôi sao có thể được phân loại là sao lùn đỏ hoặc sao lùn nâu.
Đôi khi, hóa chất trong bầu khí quyển của vật thể có thể tiết lộ manh mối về những gì đang xảy ra ở trái tim của nó. Theo Burgasser, sự hiện diện của các phân tử như metan hoặc amoniac, chỉ có thể tồn tại ở nhiệt độ lạnh, cho thấy một vật thể là một sao lùn nâu. Liti trong khí quyển cũng gợi ý rằng sao lùn đỏ là sao lùn nâu chứ không phải là một ngôi sao thực sự.
Nhưng các nhà khoa học vẫn có thể sử dụng thuật ngữ sao lùn đỏ để mô tả một thiên thể trông như thế nào - nhỏ và mờ - ngay cả khi vật thể thực sự là một sao lùn nâu, Burgasser nói.
Một loạt các hành tinh có thể ở được?
Các hành tinh hình thành từ vật liệu còn sót lại trong một đĩa sau khi ngôi sao của chúng được tạo ra. Nhiều sao lùn đỏ đã được tìm thấy với các hành tinh bao quanh chúng, mặc dù những người khổng lồ khí khổng lồ rất hiếm. Vì các sao lùn đỏ mờ hơn các ngôi sao như mặt trời, nên việc tìm các hành tinh nhỏ có thể bao quanh các vật thể mờ này dễ dàng hơn, khiến các sao lùn đỏ trở thành mục tiêu phổ biến để săn tìm hành tinh. NASA Kính viễn vọng không gian Kepler (hoạt động từ năm 2009 đến 2018) và Xuyên qua vệ tinh khảo sát Exoplanet, hoặc TESS (bắt đầu hoạt động vào năm 2018), đã khảo sát nhiều ngôi sao lùn đỏ cho các hành tinh giống Trái đất.
Do các hành tinh được TESS kiểm tra là gần các ngôi sao sáng có xu hướng ở gần Trái đất, nên các kính viễn vọng mặt đất sẽ dễ dàng theo dõi các quan sát hơn. Vào tháng 4 năm 2019, các nhà điều tra của TESS tuyên bố họ đã tìm thấy hành tinh kích thước Trái đất đầu tiên của họ, mặc dù điều kiện của nó không lý tưởng cho cuộc sống như chúng ta biết.
Trong một thời gian dài, các nhà khoa học nghĩ rằng sao lùn đỏ là không thể ở được. Ánh sáng và nhiệt độ hạn chế của chúng có nghĩa là vùng có thể ở được - hoặc vùng mà nước lỏng có thể hình thành trên các hành tinh xung quanh sao lùn đỏ - sẽ rất gần với ngôi sao, đặt các hành tinh trong phạm vi bức xạ có hại từ ngôi sao. Các hành tinh khác có thể bị khóa chặt với ngôi sao, một bên liên tục hướng về phía mặt trời, khiến một bên quá ấm và bên còn lại quá lạnh.
Vào năm 2016, một hành tinh có khả năng sinh sống đã được tìm thấy quay quanh Proxima Centauri (ngôi sao gần nhất Trái đất). Và năm 2019, các nhà thiên văn học công bố khả năng của một hành tinh thứ hai quay quanh xa bên ngoài khu vực sinh sống của ngôi sao. Ít nhất bảy hành tinh có kích thước Trái đất quay quanh sao lùn đỏ TRAPPIST-1và nhiều nghiên cứu cho thấy ít nhất một số hành tinh có thể tổ chức sự sống.
Cuối con đường
Sao lùn nhỏ màu đỏ có thể có tuổi thọ kéo dài, nhưng giống như tất cả các ngôi sao khác, cuối cùng chúng sẽ đốt cháy nguồn cung cấp nhiên liệu của chúng. Khi họ làm, những ngôi sao lùn đỏ trở thành những ngôi sao lùn trắng - những ngôi sao chết không còn trải qua sự hợp nhất ở lõi của họ. Cuối cùng, những ngôi sao lùn trắng sẽ tỏa đi tất cả sức nóng của họ và trở thành những ngôi sao lùn đen.
Nhưng không giống như mặt trời, sẽ trở thành sao lùn trắng trong vài tỷ năm, sao lùn đỏ sẽ mất hàng nghìn tỷ năm để đốt cháy nhiên liệu của chúng. Thời gian này dài hơn đáng kể so với tuổi của vũ trụ, tức là chưa đến 14 tỷ năm tuổi. Sao lùn đỏ có thể hơi mờ, nhưng giống như rùa, chúng chậm nhưng chắc chắn chiến thắng cuộc đua sinh tồn.
Tài nguyên bổ sung:
- Đọc định nghĩa của một sao lùn đỏ theo Đại học Swinburne.
- Tìm hiểu tại sao sao lùn đỏ có thể là nơi tốt nhất để tìm sự sống ngoài hành tinh.
- Tìm hiểu làm thế nào siêu năng lực từ các sao lùn đỏ gây nguy hiểm cho các hành tinh.
Bài viết này được cập nhật vào ngày 6 tháng 6 năm 2019 bởi Elizabeth Howell, người đóng góp của Space.com.
