Các nhà thiên văn học đã tìm thấy một ngôi sao có từ trường sánh với thỏi nam châm mạnh nhất mà con người từng tạo ra – và nó có thể giải thích cho nguồn gốc của các sao từ.
Một ngôi sao lạ, cách chòm sao Monoceros (Kỳ Lân) 3.300 năm ánh sáng. Nhìn bề ngoài, nó là một chấm sáng có độ lớn thứ 10, không đáng kể. Nhưng bên dưới là một mớ những sự trái ngược.
“Ngôi sao này trở thành một nỗi khá ám ảnh với tôi,” Tomer Shenar (Trường Đại học Amsterdam), đứng đầu một nghiên cứi được xuất bản trên tạm chí khoa học Science.
Ảnh họa hình ảnh ngôi sao khổng lồ HS 45166 có từ trường rất mạnh được phát hiện mới đây.
Ngôi sao này, được đặt tên là HS 45166, dường như thuộc loại sao Wolf-Rayet, gồm các sao chứa chủ yếu khí heli thổi bay những cơn gió lớn. Những cơn gió này để lại một dấu hiệu đặc trong trong quang phổ của sao này. Tuy nhiên, trong khi phần lớn những ngôi sao thuộc nhóm Wolf-Rayet giữ khối lượng lớn hơn tám lần mặt trời thì ngôi sao này lại có khối lượng nhỏ hơn thế nhiều. Hơn nữa, nó mờ nhạt một cách kỳ lạ.
Các nhà thiên văn học trước đây đã giải đáp được những câu hỏi hóc búa này bằng việc đưa giả được giả thuyết rằng ngôi sao kỳ dị này có lẽ được hình thành bởi một vụ va chạm của hai ngôi sao có khối lượng nhỏ hơn. Nhưng nếu đúng vậy, thì sự hợp nhất này lẽ ra phải không hề tạo ra một cơn gió nào - và quang phổ của nó cho thấy hoàn toàn là như vậy. Sự mẫu thuẫn này kỳ lạ tới mức ngôi sao này thậm chí không được đưa vào danh mục các ngôi sao Wolf-Rayet trong dải thiên hà, dù quang phổ của nó là của các sao Wolf-Rayet.
Shenar và các cộng sự của ông đã quan sát ngôi sao này một lần nữa sau một nghiên cứu toàn diện liên quan đến hàng trăm dữ liệu thu thập được từ nhiều dụng cụ trên nhiều kính thiên văn. Họ muốn trả lời được câu hỏi: Ngôi sao này có từ tính không?
Mỗi ngôi sao đều có một từ trường ở mức độ nào đó. Các sao được tạo thành từ chuyển động plasma - nghĩa là sự chuyển động của các hạt tích điện - và sự chuyển động đó tạo ra từ trường. Từ tính có thể gây nên hoạt động như những sự lồi lên hoặc những sự phun trào, như chúng ta thấy từ Mặt Trời. Nhưng phần lớn các ngôi sao thực sự là không có từ tính đó. Một vùng trung bình trên Mặt Trời có từ trường khoảng 1 Gauss, gấp khoảng 2 lần cường độ từ trường trên bề mặt Trái Đất.
Tuy nhiên, một số ngôi sao có từ trường mạnh hơn nhiều. Tro bụi của những ngôi sao khổng lồ bị đốt cháy được gọi là sao neutron có từ trường mạnh gấp 1 nghìn tỷ lần so với Mặt trời. Khi ngôi sao khổng lồ này sụp đổ, các đường từ trường của nó được nén vào một vùng chặt hơn nhiều, và cường độ từ trường tăng lên. Nhưng sau đó là các sao từ: Những ngôi sao neutron này có trường mạnh gấp 1.000 lần so với các sao neutron thông thường và do hầu hết các ngôi sao không có từ tính ngay từ đầu nên những điều đó khó giải thích hơn.
Điều đó khiến chúng tôi muốn hiểu về trường hợp kỳ lạ của HD 45166. Nhóm của Shenar đã sử dụng một thiết bị trên Kính viễn vọng Canada-Pháp-Hawaii để tìm kiếm dấu vết hóa học mà từ trường có thể để lại trên quang phổ của một ngôi sao. Những gì họ tìm thấy đã làm cho nó trở nên rõ ràng: Ngôi sao này không chỉ có một chút từ tính - cường độ từ trường của nó to lớn khác thường, tới 43.000 Gauss. Paul Crowther (Đại học Sheffield, Vương quốc Anh), người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết : “Từ trường một nghìn Gauss là khá hiếm trong số các ngôi sao khối lượng lớn, vì vậy 43.000 Gauss thực sự nằm ngoài biểu đồ."
Đội nghiên cứu đã không dừng lại ở đó. Họ cũng phân tích lại các dữ liệu khác về độ sáng và chuyển động của ngôi sao này. Các nhà thiên văn học trước đó đã ước tính khối lượng của nó gấp 4 lần Mặt trời, được xác định bằng cách quan sát quỹ đạo của nó quanh một ngôi sao xanh tương đối bình thường. Ánh sáng từ cả hai ngôi sao đều rực lên và quay quanh nhau.
Nhưng nhóm của Shenar nhận ra rằng những xung động này thực sự đến từ người bạn đồng hành 100 triệu năm tuổi. Sau khi thu thập được dữ liệu chuyển động kéo dài 24 năm, họ phát hiện ra rằng chu kỳ quỹ đạo thực tế không được đo bằng ngày mà bằng năm: chính xác là 22 năm, với hai ngôi sao cách xa như Mặt trời như sao Thổ.
Với sự hiểu biết mới này, sao từ thậm chí còn trở nên nhỏ hơn so với suy nghĩ trước đây, chỉ bằng 2 lần khối lượng Mặt Trời. Khối lượng nhỏ hơn có nghĩa là không có lựa chọn nào khác giải thích nguồn gốc của ngôi sao này: Nó chỉ có thể đến từ sự hợp nhất của hai ngôi sao nhỏ hơn.
“Sự hợp nhất của hai ngôi sao có thể tạo ra một từ trường mạnh,” Shenar nói. “Các ngôi sao không cần phải có từ tính trước khi hợp nhất.”
Nhưng một ngôi sao nhỏ như thế không thể tạo ra một cơn gió mạnh như vậy, vậy tại sao chúng ta lại thấy dấu hiệu của một ngôi sao? Từ trường mạnh là chìa khóa, ngăn cản vật chất chảy ra ngoài và do đó tăng dấu vết quang phổ của gió yếu.
