Ngôi sao nào sống lâu nhất, sáng nhất, lớn nhất,... trong vũ trụ?

Các ngôi sao là một phần không thể thiếu trong vũ trụ, chúng cũng được chia thành vô vàn các loại các nhau. Trong đó có nhiều ngôi sao mang đặc điểm nổi bật, tạo ra những kỷ lục khiến chúng ta phải kinh ngạc.

• Ngôi sao lớn gấp 25 lần Mặt Trời đột ngột biến mất khiến giới thiên văn bối rối
• Ngôi sao sắp phát nổ sáng hơn Mặt Trời 100.000 lần, ánh sáng phát ra có thể quan sát được từ Trái Đất
• Ngôi sao nhân tạo sáng nhất trời đêm sắp được đưa vào vũ trụ trong tháng 7 này

1. Ngôi sao sẽ sống lâu nhất

Rất khó để xác định tuổi thọ của một ngôi sao kéo dài bao lâu. Bởi vì sau khi ngôi sao khi chết (kết thúc quá trình tổng hợp hạt nhân bên trong) nó vẫn tồn tại trong một khoảng thời gian rất dài sau đó. Chính vì vậy các nhà nghiên cứu sẽ xác định tuổi đời của một ngôi sao dựa trên khoảng thời gian mà quá trình phản ứng hạt nhân của nó vẫn đang tiến hành.

Các sao lùn đỏ (red dwarf) có khối lượng nhỏ nhất trong các ngôi sao, chúng có thể có khối lượng khoảng 7,5 đến 50% khối lượng Mặt Trời. Nếu khối lượng nhỏ hơn 7,5% khối lượng Mặt Trời, các phản ứng hạt nhân – nhiệt hạch không thể xảy ra và sẽ không thể hình thành một ngôi sao.

Theo ước tính của các nhà khoa học, một ngôi sao lùn đỏ với khối lượng nhỏ nhất (khoảng 7,5% khối lượng Mặt Trời) có thể kéo dài khoảng 10 nghìn tỷ năm. Trong khi đó, phản ứng hạt nhân của Mặt Trời chỉ có thể kéo dài 10 tỷ năm, ít hơn 1000 lần.

Khi nguồn hydro trong lõi gần cạn kiệt, một ngôi sao lùn đỏ sẽ trở thành một ngôi sao lùn xanh (blue dwarf). Đến khi cạn kiệt hẳn nguồn năng lượng thì nó sẽ chuyển thành một ngôi sao lùn trắng (white dwarf).

2. Ngôi sao lâu đời nhất

Các nhà thiên văn học dựa vào phần tích quang phổ của các ngôi sao để biết các thành phần chất hóa học (ví dụ như hydro, heli, lithium) của chúng. Từ đó, họ có thể ước tính tuổi của nó.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, những ngôi sao được hình thành ngay sau vụ nổ Big Bang (khoảng 13,8 tỷ năm trước đây) có cấu tạo chủ yếu là các chất khí hydro và heli, trong khi đó có rất ít các nguyên tố nặng, là những ngôi sao lâu đời nhất.

SMSS J031300.36-670839.3 có tuổi đời khoảng 13,6 tỷ năm là ngôi sao lâu đời nhất mà các nhà thiên văn học biết đến tính tới thời điểm hiện tại. Nhưng, nó vẫn không phải là một trong những ngôi sao đầu tiên của vũ trụ. Các nhà khoa học vẫn chưa thể phát hiện ra một ngôi sao cổ đại nào trong vũ trụ.

3. Ngôi sao mờ nhất

Ở đây, chúng ta chỉ xét đến độ sáng của ngôi sao đó, hay tổng lượng điện năng được phát ra từ ngôi sao như photon (hạt ánh sáng) và bỏ qua khoảng cách.

Ngôi sao có độ sáng thấp nhất hiện nay mà các nhà khoa học biết đến là một ngôi sao lùn đỏ, 2MASS J0523-1403. Nhưng nó sẽ sớm bị "mất ngôi" trong tương lai bởi một ngôi sao lùn đen (black dwarf). Do bị cạn kiệt năng lượng, ánh sáng của một ngôi sao lùn trắng rất thấp, tuy nhiên phải mất một khoảng thời gian rất dài để nó có thể hạ nhiệt độ của mình xuống và trở thành một ngôi sao lạnh bao phủ bởi khí carbon, đó chính là sao lùn đen. Tính tới thời điểm hiện tại, các nhà thiên văn học chưa phát hiện được một ngôi sao lùn đen nào, có thể khoảng thời gian từ lúc hình thành vũ trụ cho đến nay là chưa đủ để hình thành một ngôi sao lùn đen.

4. Ngôi sao sáng nhất

Những ngôi sao lớn nhất thường là những ngôi sao sáng nhất, ví dụ như Mặt Trời của chúng ta. Chúng tỏa ra rất nhiều năng lượng, rất nóng và mất rất nhiều khối lượng vào những cơn bão và gió trên bề mặt. Chúng có xu hướng hình thành rất nhanh nhưng không tồn tại được lâu.

R136a1, được phát hiện vào năm 2010 là ngôi sao sáng nhất trong vũ trụ hiện nay. Khối lượng của nó gấp khoảng 265 lần khối lượng Mặt Trời và có độ sáng gấp 8.700.000 lần độ sáng của Mặt Trời. Do những ngôi sao kiểu này luôn bị giảm khối lượng, vì vậy theo ước tính của các nhà khoa học trước đây có thể R136a1 có khối lượng lên tới 320 lần khối lượng Mặt Trời.

5. Ngôi sao lớn nhất

R136a1 là ngôi sao sáng nhất nhưng không phải là ngôi sao lớn nhất trong vũ trụ. Có nhiều ngôi sao có kích thước lớn hơn nó rất nhiều và hầu hết đều là những ngôi sao siêu khổng lồ đỏ. Phần lớn cuộc đời của những ngôi sao này có kích thước không quá lớn, nhưng khi chúng sử dụng hết hydro và bắt đầu quá trình tổng hợp heli, thì trở nên nóng hơn rất nhiều và bắt đầu nở ra.

Trong tương lai, Mặt Trời của chúng ta cũng sẽ bước đến quá trình này, khi đó kích thước của nó sẽ được mở rộng lên gấp nhiều lần, nhưng chỉ có thể trở thành một ngôi sao khổng lồ đỏ. Những ngôi sao phải có kích thước ít nhất gấp 10 lần Mặt Trời thì mới có thể trở thành một sao siêu khổng lồ. Giai đoạn sao siêu khổng lồ đỏ chỉ kéo dài trong khoảng thời gian từ một vài nghìn đến một tỷ năm.

Việc xác định chính xác kích thước của những ngôi sao này gặp rất nhiều khó khăn nhưng theo các nhà khoa học ước tính những ngôi sao lớn nhất trong vũ trụ có thể có kích thước lớn gấp 1.500 lần Mặt Trời.