Hình thành và tiến hóa của sao

HÌNH THÀNH VÀ TIẾN HÓA CỦA SAO Diễn giả: ĐẶNG VŨ TUẤN SƠN VIETNAM ASTRONOMY & COSMOLOGY ASSOCIATION  Sao là gì?  Một ngôi sao tạo thành như thế nào?  Quá trình tiến hóa  Cái chết của sao  Lỗ đen, lỗ trắng và lỗ sâu CÁC NỘI DUNG CHÍNH SAO LÀ GÌ? Sao là những vật thể: -Có khối lượng tối thiểu 7% khối lượng Mặt Trời (70 lần khối lượng Sao Mộc). -Có thể tự phát ra ánh sáng nhờ phản ứng tổng hợp hạt nhân (nhiệt hạch). -Mặt Trời cũng là một ngôi sao. SAO LÀ GÌ? Trừ các hành tinh trong Hệ Mặt Trời, tất cả các đốm sáng bạn thấy trên bầu trời đêm đều là những ngôi sao trong thiên hà Milky Way. SỰ TẠO THÀNH SAO Sao tạo thành từ các tinh vân tiền sao (protostar nebula) Do lực hấp dẫn , tinh vân co dần lại, bồi tụ khí và bụi vào trung tâm. Vùng trung tâm đặc và nóng dần. SỰ TẠO THÀNH SAO SỰ TẠO THÀNH SAO Hydro ở tâm tinh vân chuyển sang thể plasma. Va chạm giữa các hạt nhân ở vận tốc cao gây ra phản ứng nhiệt hạch. SỰ TẠO THÀNH SAO Nhờ có phản ứng nhiệt hạch, năng lượng giải phóng ra chống lại sự co lại của tinh vân, đồng thời phát ra bức xạ ở nhiều bước sóng trong đó có ánh sáng nhìn thấy. Ngôi sao đã hình thành! PHÂN LOẠI SAO Sao được phân chia dựa vào khối lượng, kích thước và nhiệt độ bề mặt như mô tả trong biểu đồ Hertzsprung- Russell. Sao được chia làm hai loại cơ bản: - Sao lùn (dwarf) - Sao khổng lồ (giant) PHÂN LOẠI SAO CÁI CHẾT CỦA SAO -Thời gian sống của sao phụ thuộc vào khối lượng. -Khi đốt cháy hết hydro, sao không chống lại được hấp dẫn hướng tâm nên co lại. - Phản ứng tổng hợp hạt nhân nặng hơn giải phóng năng lượng làm vỏ phồng lên thành sao khổng lồ đỏ CÁI CHẾT CỦA SAO Giai đoạn sao khổng lồ đỏ, Mặt Trời sẽ phình to tới mức nghiền nát các hành tinh nhóm trong (trong đó có Trái Đất) Trong khi đó, lõi sao vẫn co lại. CÁI CHẾT CỦA SAO • Các sao cỡ Mặt Trời khi tới giới hạn nhất định thì lớp vỏ bị phá vỡ thành tinh vân hành tinh. • Các sao khối lượng lớn có lõi co mạnh đẩy nhanh phản ứng tổng hợp hạt nhân, gây ra vụ nổ supernova. CÁI CHẾT CỦA SAO Các sao cỡ Mặt Trời hoặc nhỏ hơn sau khi lõi sao co lại đủ để chống lại hấp dẫn hướng tâm, nó trở thành sao lùn trắng (white dwarf). CÁI CHẾT CỦA SAO Quá trình tiến hóa của Mặt Trời CÁI CHẾT CỦA SAO Sao có khối lượng lớn hơn 1,5 lần khối lượng Mặt Trời tiếp tục co lại gây ra sự sụp đổ vật chất tạo thành sao neutron có mật độ và tốc độ quay rất lớn. CÁI CHẾT CỦA SAO Sao có khối lượng hơn 4 lần Mặt Trời vượt qua giới hạn sụp đổ của sao neutron, uốn cong không-thời gian xung quanh và trở thành lỗ đen (black hole). LỖ ĐEN Tâm của ngôi sao ban đầu nơi vật chất sụp đổ gọi là điểm kì dị (singularity), ranh giới của vùng không gian thuộc lỗ đen gọi là chân trời sự kiện (event horizon). Do độ cong của không-thời gian bên trong lỗ đen, mọi vật thể (kể cả ánh sáng) khi đi qua chân trời sự kiện không thể thoát ra khỏi lỗ đen. LỖ ĐEN Có một loại bức xạ lý thuyết thường được coi là phát ra từ lỗ đen, đó là bức xạ Hawking. Mặc dù vậy, trên thực tế nó không đi ra từ bên trong lỗ đen. Nó là sự phóng ra của một trong hai hạt của cặp hạt/phản hạt được sinh ra do thăng giáng lượng tử ngay phía ngoài chân trời sự kiện. LỖ ĐEN Một số lỗ đen được quan sát gián tiếp do bức xạ phát ra khi vật chất từ sao đồng hành bị cuốn vào trong lỗ đen. Quá trình đó khiến vật chất bị gia tốc và phát ra bức xạ điện từ. Như vậy, bức xạ này cũng không phát ra từ bên trong lỗ đen. LỖ ĐEN SIÊU NẶNG Theo mô hình ngày nay, ở trung tâm các thiên hà đều có một lỗ đen với khối lượng rất lớn (hàng triệu hay hàng tỷ lần Mặt Trời). Milky Way cũng có một lỗ đen như vậy. LỖ TRẮNG Lỗ trắng là thực thể lý thuyết ngược với lỗ đen, nó chỉ cho vật chất đi ra chứ không đi vào. Dù vậy, lỗ trắng không thể tồn tại trong vùng vũ trụ nhìn thấy của chúng ta, nó cần phải nằm ở một vùng vũ trụ có những tính chất khác. LỖ SÂU Lỗ sâu (wormhole) là một giả định về đường nối giữa lỗ đen và lỗ trắng, hay là nối giữa hai vũ trụ hoặc hai vùng không- thời gian khác nhau. Đến nay lỗ sâu vẫn chỉ là giả thuyết LỖ SÂU Lỗ sâu là đề tài được sử dụng phổ biến trong các tác phẩm viễn tưởng những năm qua về sự dịch chuyển không gian và thời gian. VIETNAM ASTRONOMY & COSMOLOGY ASSOCIATION Diễn giả: ĐẶNG VŨ TUẤN SƠN Biên tập nội dung: TOÀN NGỌC ÁNH, ĐẶNG VŨ TUẤN SƠN