Giống như mọi thứ khác trong Vũ trụ, các ngôi sao già đi. Trong giai đoạn cuối của cuộc đời xuất sắc của họ, khoảng 30% người khổng lồ đỏ có khối lượng thấp thể hiện sự thay đổi gây tò mò về độ sáng vẫn không giải thích được cho đến ngày nay. Một cuộc khảo sát mới về các loại người khổng lồ đỏ này loại bỏ hầu hết các giải thích hiện tại đưa ra, khiến cần phải tìm ra một lý thuyết mới cho hành vi của họ.
Những người khổng lồ đỏ là một giai đoạn trong phần sau của một ngôi sao giống như Mặt trời khi hầu hết các phản ứng tổng hợp hạt nhân cung cấp năng lượng trong lõi của ngôi sao đã cạn kiệt. Việc thiếu áp lực ánh sáng đẩy ra chống lại lực hấp dẫn khiến ngôi sao tự sụp đổ. Tuy nhiên, khi sự sụp đổ này xảy ra, nó làm nóng một lớp vỏ hydro xung quanh lõi đủ để tái hợp lại phản ứng tổng hợp, dẫn đến một tăng trong phản ứng tổng hợp hạt nhân khiến ngôi sao trở nên lớn hơn do áp suất ánh sáng tăng. Điều này có thể dẫn đến việc ngôi sao trở nên sáng hơn 1.000 đến 10.000 lần.
Sự thay đổi trong sản lượng ánh sáng của những người khổng lồ đỏ là tự nhiên - chúng phồng lên và co lại theo một mô hình nhất quán, dẫn đến đầu ra ánh sáng sáng hơn và mờ hơn. Tuy nhiên, có sự khác biệt về độ sáng của khoảng một phần ba đến một nửa số sao này xảy ra trong khoảng thời gian dài hơn, với giai điệu lên tới năm năm.
Được gọi là Thời kỳ thứ cấp dài (LSP), độ sáng thay đổi của ngôi sao xảy ra trong khoảng thời gian dài hơn so với xung thời gian ngắn hơn. Đây là sự thay đổi dài hạn về độ sáng vẫn không giải thích được.
Một nghiên cứu chi tiết mới về 58 người khổng lồ đỏ biến đổi trong đám mây Magellan lớn của Peter Wood và Christine Nicholls, cả hai trường Nghiên cứu Thiên văn học và Vật lý thiên văn tại Đại học Quốc gia Úc, cho thấy những lời giải thích được đề xuất về sự biến thiên bí ẩn này không được đo lường tính chất của các ngôi sao. Nicholls và Wood đã sử dụng máy quang phổ FLAMES / GIRAFFE trên Kính viễn vọng rất lớn ESO, và kết hợp thông tin với dữ liệu từ các kính viễn vọng khác như Kính thiên văn vũ trụ Spitzer.
Có hai cách giải thích hàng đầu về hiện tượng: sự hiện diện của một vật thể đồng hành với những người khổng lồ đỏ quay quanh theo cách thay đổi độ sáng của chúng, hoặc sự hiện diện của đám mây bụi hoàn cảnh ngăn cản ánh sáng phát ra từ ngôi sao theo hướng của chúng ta trên quy mô định kỳ.
Một người bạn đồng hành nhị phân với các ngôi sao sẽ thay đổi quỹ đạo của chúng theo cách mà chúng sẽ tiếp cận và rút ra khỏi điểm thuận lợi của Trái đất, và nếu người bạn đồng hành đi qua phía trước ngôi sao, nó cũng sẽ làm mờ luồng ánh sáng từ người khổng lồ đỏ. Trong trường hợp đồng hành nhị phân, quang phổ của sự thay đổi độ sáng giữa tất cả các ngôi sao này tương đối giống nhau, có nghĩa là để giải thích này hoạt động, tất cả những người khổng lồ đỏ thể hiện biến thể LSP sẽ phải có bạn đồng hành có kích thước tương tự , xấp xỉ 0,09 lần khối lượng của Mặt trời. Kịch bản này sẽ cực kỳ khó xảy ra, với số lượng lớn các ngôi sao thể hiện sự thay đổi độ sáng này.
Hiệu ứng của đám mây bụi hoàn cảnh có thể là một lời giải thích khả dĩ. Một đám mây bụi hoàn cảnh che khuất ánh sáng từ ngôi sao một lần trên mỗi quỹ đạo sẽ làm mờ đi ánh sáng của nó đủ để giải thích hiện tượng này. Sự hiện diện của một đám mây bụi như vậy sẽ được tiết lộ bởi sự dư thừa ánh sáng đến từ ngôi sao trong phổ hồng ngoại giữa. Bụi sẽ hấp thụ ánh sáng từ ngôi sao và phát lại dưới dạng ánh sáng ở vùng hồng ngoại giữa của quang phổ.
Các quan sát của các ngôi sao LSP cho thấy chữ ký hồng ngoại ở giữa có dấu hiệu bụi bẩn, nhưng mối tương quan giữa hai ngôi sao không có nghĩa là bụi gây ra sự thay đổi độ sáng. Có thể là bụi là sản phẩm phụ của khối lượng bị đẩy ra từ chính ngôi sao, nguyên nhân cơ bản có thể liên quan đến sự thay đổi độ sáng.
Dù nguyên nhân của sự dao động độ sáng ở những người khổng lồ đỏ này có thể là gì, thì nó cũng khiến chúng đẩy khối lượng thành từng đám lớn hoặc dưới dạng một đĩa mở rộng. Rõ ràng, những quan sát xa hơn sẽ là cần thiết để theo dõi lý do của hiện tượng này.
Kết quả quan sát được thực hiện bởi Nicholls và Wood đã được công bố trong Tạp chí Vật lý thiên văn. Hai bài viết mô tả phát hiện của họ có sẵn trên Arxiv, ở đây và đây.
Nguồn: ESO, giấy tờ Arxiv
