Ba cái chết của ngôi sao (phần 1)

Một khối tinh vân hành tinh là vành khí sáng rực bao ngoài sao lùn trắng, không có liên quan gì với hành tinh.

Cũng là vì sao, nhưng mỗi thiên thể đang bốc cháy trong thiên hà sẽ đi vào cõi vĩnh hằng theo một cách riêng biệt. Chính khối lượng sẽ quyết định những giây phút định mệnh của nó là yên ả hay dữ dội.

Chúng ta hãy theo dõi số phận của một ngôi sao có khối lượng nhỏ hơn 1,4 lần khối lượng mặt trời. Nó tắt một cách thanh thản.

Nhưng cái gì đã cản trở sao lùn trắng không sụp đổ thêm nữa? Ai chống lại trọng lực? Chắc chắn không phải là bức xạ, vì nó đã trở nên rất yếu. Nhà vật lý người Đức Wolfang Pauli, một trong những người sáng lập ra Cơ học Lượng tử, cho chúng ta câu trả lời. Vào năm 1925, ông khám phá ra rằng hai electron không thể bị nén lại với nhau được: chúng loại trừ nhau (khám phá của Pauli được biết dưới tên "Principe d'exclusion" , Nguyên lý ngoại trừ ). Trong lúc sụp đổ, ngôi sao nén các electron mà nó chứa vào một thể tích càng ngày càng nhỏ. Càng bị nén chặt, các electron càng chống cự và tìm cách trốn thoát. Sự kháng cự này tạo nên một áp lực chống lại trọng lực, làm cho ngôi sao lùn không sụp đổ nữa. Sự đẩy lẫn nhau giữa các electron này không phải là do lực điện từ - do các điện tích cùng dấu đẩy nhau - mà là một trong những biểu lộ của Cơ học lượng tử.

Đồng thời với sự sụp đổ của tâm ngôi sao, các lớp tầng bên trên tách ra khỏi ngôi sao. Được chiếu sáng bởi sao lùn trắng, chúng có dạng như một vành đai khí màu vàng và đỏ gọi là "nébuleuse planétaire" (khối tinh vân hành tinh, một cái tên gây hiểu lầm vì những tinh vân hành tinh và hành tinh không liên hệ gì nhau).

Cái chết êm đềm này là số phận dành cho đa số các sao (kể cả mặt Trời của chúng ta) : những ngôi sao có khối lượng nhỏ hơn 1,4 khối lượng mặt Trời thống trị dân số của các thiên hà. Cần phải có một kính thiên văn lớn mới phát hiện các sao lùn trắng bởi vì chúng sáng rất yếu. Syrius, ngôi sao sáng nhất trong bầu trời đêm, có sao lùn trắng làm bạn. Phải cần mấy tỷ năm sao lùn trắng mới mất hết nhiệt của mình. Cuối cùng khi trở thành sao "naine noire" (lùn đen) vô hình, nó nhập vào hàng ngũ vô số xác sao chết đang rải rác trong sự bao la của các thiên hà. Về phần nébuleuse planétaire, nó sẽ phân tán trong không gian vừa gieo những nguyên tố nặng đã được chế tạo từ lò luyện ở tâm các ngôi sao.

(còn nữa)

Tác giả Trịnh Xuân Thuận

Võ Thị Diệu Hằng chuyển ngữ (Vietsciences.free.fr)