Phát hiện sao lùn nâu nhỏ nhất được biết đến, thách thức mọi lý thuyết thiên văn

Một hình ảnh mới từ Kính viễn vọng Không gian đắt nhất thế giới James Webb cho thấy khung cảnh tuyệt đẹp của cụm sao chứa một số sao lùn nâu nhỏ nhất từng được xác định.

Sao lùn nâu, đôi khi còn được gọi là “sao thất bại”, là một vật thể nằm ở giữa một ngôi sao và một hành tinh. Nói cách khác, chúng quá lớn để được định nghĩa là một hành tinh, nhưng cũng không đủ kích thước để duy trì phản ứng tổng hợp hạt nhân hình thành nên một ngôi sao (đốt cháy hydro trong cốt lõi). Dù vậy, sao lùn nâu vẫn sở hữu bề mặt và các phần bên trong hoàn toàn đối lưu, và không có sự khác biệt hóa học với sao thông thường theo chiều sâu.

Các sao lùn nâu khác với các hành tinh ở chỗ chúng hình thành giống như các ngôi sao, sụp đổ do trọng lực, nhưng không duy trì được phản ứng tổng hợp và kích thước của chúng có thể tương đương với những hành tinh lớn. Các nhà khoa học nghiên cứu sao lùn nâu để tìm hiểu điều gì tạo nên sự khác biệt giữa hai loại vật thể này.

“Một câu hỏi cơ bản bạn sẽ tìm thấy trong mọi sách giáo khoa thiên văn học là, những ngôi sao nhỏ nhất là gì? Đó là những gì chúng tôi đang cố gắng trả lời”, đại diện nhóm vận hành James Webb, Giáo sư Kevin Luhman của Đại học bang Pennsylvania, giải thích trong một tuyên bố.

Hình ảnh này cho thấy cụm sao IC 348, còn trẻ và nằm trong khu vực hình thành sao có tên là Perseus. Trong cụm này, nhà nghiên cứu tìm thấy ba vật thể nhỏ có khối lượng gấp ba đến tám lần Sao Mộc, với nhiệt độ bề mặt từ 830 đến 1.500 độ C. Nhiệt độ đó là nóng đối với một hành tinh nhưng vẫn “hơi nguội” để trở thành một ngôi sao. Ngôi sao nhỏ nhất được tìm thấy chỉ có khối lượng gấp ba hoặc bốn lần Sao Mộc, khiến nó trở thành sao lùn nâu nhỏ nhất từng được xác định cho đến nay.

Thực tế là vật thể này quá nhỏ nên rất khó giải thích nó hình thành như thế nào. Nhà nghiên cứu Catarina Alves de Oliveira thuộc Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) cho biết: “Các mô hình hiện tại khá dễ dàng tạo ra các hành tinh khổng lồ trong một đĩa quay quanh một ngôi sao”. “Nhưng trong cụm này, khó có khả năng vật thể này hình thành dưới dạng đĩa, thay vào đó hình thành giống như một ngôi sao và khối lượng của Sao Mộc nhỏ hơn Mặt trời của chúng ta 300 lần. Vì vậy cần đặt qua câu hỏi: Quá trình hình thành sao diễn ra như thế nào với khối lượng rất rất nhỏ như vậy?”