Betelgeuse: Bí ẩn của ngôi sao đỏ và người bạn đồng hànhẩn

Một nhóm các nhà thiên văn học báo cáo rằng hiện tượng mờ đi và sáng lên kéo dài nhiều năm của ngôi sao khổng lồ Betelgeuse (đừng lo, đây chỉ là lần thứ hai chúng tôi nói điều này!) có thể là do một ngôi sao nhỏ hơn nhiều quay quanh siêu sao đỏ này.

Ngôi sao đồng hành, nếu nó tồn tại, có khối lượng gần bằng Mặt trời của chúng ta và có thể giải thích cho Betelgeuse. chu kỳ thứ cấp dài (LSP)—chu kỳ 2.170 ngày (6 năm) trong đó siêu sao khổng lồ mờ đi và sáng lên. Bạn thấy đấy, Betelgeuse không đồng bộ với chính nó—chế độ cơ bản của nó (hay FM, tức là cách chính mà một ngôi sao dao động hoặc rung động) chỉ là dài 420 ngàynhanh hơn nhiều so với mô hình dao động chậm chạp khác này. Nhóm nghiên cứu gần đây đưa ra giả thuyết rằng một ngôi sao thứ hai, nhỏ hơn trong hệ sao đôi với Betelgeuse có thể chịu trách nhiệm cho các mô hình bất hòa. Nghiên cứu, được lưu trữ trên máy chủ bản in trước arXiv, vẫn chưa được bình duyệt.

“Một ngôi sao đồng hành sẽ khiến cả hai ngôi sao chuyển động quanh khối tâm chung của chúng, giải thích cho các biến thể về vận tốc; và nó sẽ tác động đến bụi bao quanh Betelgeuse, giải thích cho các biến thể về độ sáng”, László Mólnar, một nhà thiên văn học tại Đài quan sát Konkoly của Hungary, cho biết trong một email gửi cho Gizmodo. “Điều này chắc chắn thay đổi cách chúng ta nhìn vào Betelgeuse: Lúc đầu, thật khó để hiểu rằng một ngôi sao được nghiên cứu kỹ lưỡng như vậy lại có một ngôi sao đồng hành chưa được phát hiện!”

Betelgeuse là một ngôi sao 10 triệu năm tuổi (khác xa so với Mặt trời của chúng ta, có tuổi đời là 5 tỷ năm lẻ) nằm cách Trái đất khoảng 642 năm ánh sáng, đặc biệt sáng trên bầu trời đêm. Betelgeuse là từ 15 đến 20 lần khối lượng của Mặt trời, tùy thuộc vào người bạn hỏi. Nhưng có một sự thật không thể chối cãi: ngôi sao khổng lồ này đang hoạt động theo thời gian vay mượn, và cuối cùng sẽ phát nổ trong một siêu tân tinh dữ dội—sự kiện đánh dấu sự kết thúc cuộc đời của một ngôi sao, ngoại trừ ngôi sao neutron hoặc lỗ đen thường bị bỏ lại phía sau.

Bạn thấy đấy, Betelgeuse đang đốt cháy nhiên liệu của nó nhanh hơn đáng kể so với cục khí vàng mà sự sống của chúng ta phụ thuộc vào (Mặt trời của chúng ta được dự kiến ​​sẽ chết trong khoảng năm tỷ năm nữa). Khi Betelgeuse hết nhiên liệu để đốt, nó sẽ tự đẩy ra ngoài, và những gì còn lại của ngôi sao sẽ sụp đổ thành một ngôi sao neutron cực kỳ dày đặc hoặc một lỗ đen, tùy thuộc vào lượng vật chất không bị cuốn vào chính siêu tân tinh.

“Nếu alpha Ori B, mà nhóm của chúng tôi đã đặt cho cái tên thân mật là 'BetelBuddy', được phát hiện, thì nó sẽ hoàn toàn xác nhận rằng (chu kỳ thứ cấp dài) là chu kỳ 2100 ngày và chu kỳ 420 ngày là (chế độ cơ bản), điều này đặt Betelgeuse chắc chắn trong giai đoạn đốt cháy heli lõi của nó,” đồng tác giả nghiên cứu Meridith Joyce, một nhà thiên văn học tại Đại học Wyoming, cho biết trong một email gửi cho Gizmodo. “Nếu Betelgeuse đang trong giai đoạn đốt cháy heli lõi của nó, thì nó còn khoảng 100.000 năm nữa trước khi xảy ra siêu tân tinh.”

Trong những năm gần đây, Betelgeuse bắt đầu hành động kỳ lạ. Từ cuối năm 2019 đến đầu năm 2020, ngôi sao này mờ đi chỉ còn 40% độ sáng bình thường—một sự kiện được gọi là Sự mờ đi lớn. Sau đó, các nhà khoa học xác định rằng sự mờ đi này là do một khối vật chất bề mặt khổng lồ phun ra từ ngôi sao, sau đó nguội đi thành một đám mây bụi che khuất ngôi sao khỏi những người quan sát trên Trái Đất.

Jared Goldberg, một nhà thiên văn học tại Viện Flatiron và là tác giả chính của nghiên cứu, nói với Gizmodo rằng một số người cho rằng LSP của các ngôi sao là do các ngôi sao đồng hành mờ kéo bụi theo sau chúng, che khuất ngôi sao lớn hơn. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng Betelgeuse và các ngôi sao khác có LSP mờ đi khi các ngôi sao đồng hành của chúng ở phía sau ngôi sao chính. Do đó, không có sự kéo bụi nào có thể chịu trách nhiệm. Nhưng sau khi xem xét các giải thích khác, nhóm nghiên cứu đã tăng gấp đôi giả thuyết về người bạn đồng hành: Một ngôi sao sidecar như vậy (hoặc 'Betelbuddy' đối với siêu sao khổng lồ có liên quan của chúng ta) có thể điều chỉnh bụi theo lực hấp dẫn hoặc chiếu xạ nó, thay vì kéo nó theo sau chúng.

“Chúng ta phải nhớ rằng đã có một số tuyên bố phát hiện ra alpha Ori B (Betelgeuse“Người bạn đồng hành của) trong thế kỷ 20”, Miguel Montargès, một nhà thiên văn học tại Đại học Sorbonne và là đồng tác giả của một Bài báo năm 2021 trong Thiên nhiên mô tả bụi bao phủ Betelgeuse, trong một email gửi tới Gizmodo. “Mỗi người đều đã chứng minh là sai.”

Nhưng nó “sẽ không có gì đáng ngạc nhiên đối với Betelgeuse để có một người bạn đồng hành,” Montargès, người không liên kết với bài báo gần đây, nói thêm. “Đó là một ngôi sao khổng lồ (trên 8 khối lượng mặt trời), và số liệu thống kê cho chúng ta biết rằng những ngôi sao như vậy hiếm khi sinh ra mà không có anh chị em.”

“Tất cả chúng ta đều muốn tìm Betelgeuse“Người bạn đồng hành của chúng ta”, Montargès cho biết, đồng thời nói thêm rằng nghiên cứu này “có thể có ý nghĩa đối với sự hiểu biết của chúng ta về các siêu sao đỏ khổng lồ”.

https://gizmodo.com/app/uploads/2024/09/betelgeuse_in_constellation_orion-300x200.jpg 300w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/09/betelgeuse_in_constellation_orion-768x512.jpg 768w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/09/betelgeuse_in_constellation_orion-336x224.jpg 336w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/09/betelgeuse_in_constellation_orion-1400x932.jpg 1400w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/09/betelgeuse_in_constellation_orion-680x453.jpg 680w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/09/betelgeuse_in_constellation_orion-896x597.jpg 896w, https://gizmodo.com/app/uploads/2024/09/betelgeuse_in_constellation_orion.jpg 1500w" sizes="(max-width: 1023px) calc(100vw - 2rem), (max-width: 1279px) calc(100vw - 26rem), 680px"/>

Năm ngoái, một nhóm các nhà nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng Betelgeuse sẽ trở thành siêu tân tinh sớm hơn nhiều so với ước tính trước đó: chỉ trong vài chục năm, hoặc có thể là vài thế kỷ, thay vì hàng chục nghìn năm. Nhưng các nhà thiên văn học khác đã phản bác, nói rằng Betelgeuse đang trong giai đoạn đốt cháy heli (như Joyce đã lưu ý), thay vì giai đoạn đốt cháy carbon lõi sẽ đánh dấu thời điểm kết thúc cho siêu sao khổng lồ này.

“Bản thân người bạn đồng hành không ảnh hưởng đến việc Betelgeuse phát nổ vào ngày mai hay vào năm 102024,” Goldberg nói thêm. “Tuy nhiên, khám phá người bạn đồng hành giúp chúng ta dự đoán tốt hơn khi Betelgeuse phát nổ.”

Nhưng cuối cùng sẽ rất khó để phát hiện ra một “BetelBuddy” như vậy. Đó là vì Betelgeuse “sáng một cách đáng kinh ngạc, ngu ngốc”, Mólnar nói. “Một ngôi sao nhỏ hơn, có kích thước bằng Mặt trời thực sự có thể gần như không thể phát hiện được bên cạnh nó”.

May mắn thay, “gần như không thể phát hiện” để lại khoảng trống, nhiều khoảng trống hơn vật chất tối, thứ thực sự vô hình. “Với tôi, một khả năng đặc biệt thú vị là cố gắng sử dụng cùng một công nghệ mà chúng ta sử dụng để chụp ảnh trực tiếp các hành tinh mờ xung quanh các ngôi sao khác để cố gắng phát hiện các bạn đồng hành xung quanh các ngôi sao thực sự sáng”, Goldberg cho biết. Một số trong những ngoại hành tinh đó được phát hiện khi chúng đi qua trước các ngôi sao chủ của chúng; bản thân các thiên thể hành tinh chặn lượng ánh sáng mà kính thiên văn nhìn thấy từ ngôi sao, chứng minh sự tồn tại của chúng.

Có thể thực hiện thêm nhiều phép đo độ sáng của ngôi sao lớn, nhưng chúng sẽ cần được phân tích cẩn thận để thấy một người bạn bí ẩn có kích thước bằng Mặt trời giữa ánh sáng chói lóa của Betelgeuse. Tuy nhiên, một khám phá như vậy cũng có nghĩa là Betelgeuse chưa cháy hết như một số người đã gợi ý.

Hãy quên việc nói Betelgeuse ba lần đi—điều đó sẽ không khiến ngôi sao cuối cùng nổ tung. Thêm vào đó, nó không thực sự có âm thanh hay như “Betelgeuse, Betel…bạn ơi!”