Dải Ngân hà không thể giữ được tất cả các ngôi sao của nó nữa. Một số trong đó đang bị đẩy vào không gian giữa các thiên hà. Một nhóm các nhà thiên văn học đã nghiên cứu kỹ những ngôi sao lớn nhất trong số những ngôi sao này để tìm hiểu nguyên nhân khiến chúng bị đẩy ra ngoài.
Khi các nhà thiên văn quan sát một vùng sao trong Dải Ngân hà, một trong những điều họ đo được là sự phân bố vận tốc. Sự phân bố vận tốc tổng thể của quần thể sao phản ánh chuyển động quay của thiên hà. Và khi một ngôi sao lớn không hòa hợp với chuyển động quay của thiên hà, các nhà thiên văn học sẽ chú ý nghiên cứu đến nó.
Nghiên cứu sao chạy trốn trong hai cụm sao lớn trong Dải Ngân hà
Theo Universe Today, các nhà thiên văn học nghiên cứu hai cụm sao lớn và đã tìm thấy hơn chục ngôi sao chuyển động khác với sự phân bố vận tốc chung của thiên hà. Chúng là những ngôi sao đang trên đường ‘chạy trốn' khỏi Dải Ngân hà.
Những phát hiện mới này nằm trong một bài báo có tiêu đề “Các ngôi sao O và Be đang chạy trốn khỏi Dải Ngân hà được tìm thấy bằng cách sử dụng Gaia DR3” (Galactic runaway O and Be stars found using Gaia DR3). Tác giả chính là Mar Carretero Castrillo, một nhà nghiên cứu sau đại học tại Khoa Vật lý lượng tử và Vật lý thiên văn, Viện Khoa học vũ trụ, Đại học Barcelona.
Castrillo và các đồng nghiệp của cô thực hiện nghiên cứu hai cụm sao lớn là O-Star (GOSC) và Quang phổ Be Star (BeSS). Cả hai đều có chứa các loại sao có khối lượng lớn khác nhau: sao loại O và sao loại Be, cũng như các ngôi sao phụ của chúng.
Các nhà nghiên cứu cũng sử dụng dữ liệu từ Gaia, tàu vũ trụ đo sao mạnh mẽ của ESA. Nó sử dụng phép đo sao để đo vị trí, khoảng cách và chuyển động của khoảng một tỷ ngôi sao. Sứ mệnh của Gaia là thay đổi thiên văn học bằng cách cung cấp dữ liệu chính xác, mạnh mẽ mà các nhà nghiên cứu khác có thể sử dụng trong nghiên cứu của riêng họ. Bài viết này dựa trên sự kết hợp giữa dữ liệu Gaia và dữ liệu từ hai cụm sao trên.
Không thể biết chính xác có bao nhiêu ngôi sao đang ‘chạy trốn’ khỏi thiên hà của chúng ta, nhưng các nhà thiên văn học vẫn đang tiếp tục tìm thấy thêm những ngôi sao như vậy. Một số ước tính cho biết có khoảng 10 triệu ngôi sao chạy trốn khỏi Dải Ngân hà, nhưng chúng ta không biết chắc chắn.
Nghiên cứu này nhằm mục đích làm sáng tỏ hiện tượng sao chạy trốn bằng cách xem xét cụ thể sự di chuyển của các ngôi sao lớn.
“Các ngôi sao này di chuyển với một vận tốc đặc biệt đáng kể so với môi trường của chúng”, các tác giả giải thích. Họ cho biết: “Những ngôi sao OB khổng lồ là những ngôi sao sáng nhất trong Dải Ngân hà. Các ngôi sao OB không chỉ to lớn và trẻ trung mà còn cực kỳ nóng. Chúng hình thành các nhóm có tổ chức lỏng lẻo với nhau. Bởi vì chúng còn trẻ và nóng nên không tồn tại được lâu. Chúng quan trọng trong thiên văn học vì chúng rất lớn và tràn đầy năng lượng và vì nhiều trong số chúng phát nổ dưới dạng siêu tân tinh. Đó là lý do tại sao có những danh mục cụ thể dành riêng cho loại sao này”.
Nhóm nghiên cứu đã tham chiếu chéo dữ liệu Gaia với danh mục GOSC và BeSS và đưa ra lần lượt 417 sao loại O và 1335 sao loại Be. Trong số đó, họ tìm thấy 106 ngôi sao chạy trốn loại O, chiếm 25,4% số sao trong danh mục GOSC. 42 trong số đó là những ngôi sao mới được xác định.
Họ tìm thấy 69 ngôi sao Be chạy trốn, chiếm 5,2% số sao trong danh mục sao loại Be. 47 trong số này mới được xác định. Nhìn chung, các sao loại O di chuyển nhanh hơn các sao loại Be.
Lý thuyết về sự chạy trốn của các ngôi sao
Tại sao các ngôi sao có khối lượng lớn lại chiếm tỷ lệ cao như vậy trong số các ngôi sao chạy trốn? Có hai lý thuyết được các nhà thiên văn đưa ta, một là kịch bản phóng năng lượng (dynamical ejection scenario - DES) và hai là kịch bản siêu tân tinh nhị phân (binary supernova scenario - BSS).
Các sao OB thường hình thành theo cặp nhị phân. Trong BSS, một ngôi sao phát nổ dưới dạng siêu tân tinh và vụ nổ sẽ tấn công ngôi sao kia. Nếu tình huống phù hợp, ngôi sao sống sót sẽ được cung cấp đủ năng lượng theo đúng hướng để nó có thể thoát khỏi mối liên kết với ngôi sao đối tác của mình, để trở thành sao neutron hoặc lỗ đen. Nó cũng có thể thoát khỏi lực hấp dẫn của Dải Ngân hà. Nếu điều đó xảy ra, nó sẽ bắt đầu cuộc ‘chạy trốn' vào không gian giữa các thiên hà.
Trong lý thuyết DES, không có vụ nổ siêu tân tinh kịch tính nào. Thay vào đó, một ngôi sao trong một vùng dày đặc các ngôi sao sẽ chịu tương tác hấp dẫn với các ngôi sao khác. Sự va chạm giữa các sao đôi và sao đơn có thể tạo ra sự chạy trốn, và sự va chạm giữa hai cặp sao đôi cũng có thể xảy ra. Các liên kết OB nơi các sao loại O và loại B có xu hướng hình thành là những loại môi trường dày đặc có thể kích hoạt các ngôi sao chạy trốn. Vì hầu hết các ngôi sao này đều có khối lượng lớn nên hầu hết các ngôi sao chạy trốn cũng vậy.
Các nhà nghiên cứu cho biết, các sao chạy trốn loại O có vận tốc cao hơn sao loại B và Be và sự phóng năng lượng thường dẫn đến những vụ nổ nhanh hơn, lớn hơn so với kịch bản siêu tân tinh đôi.
