Một ngôi sao ra đời như thế nào

Từ một đám mây lạnh và tối đến một lõi đang quay, một đĩa với các tia phụt, các hành tinh hình thành và phản ứng tổng hợp hạt nhân bừng sáng

Xem trong 3D

Từng bước

Một đám mây lạnh và tối

Điều gì được đo và điều gì được vẽ: nhiệt độ có được từ ánh sáng vô tuyến của khí và ánh sáng phát ra từ bụi. Đám mây ở đây được vẽ: các cụm của nó tạo từ nhiễu ngẫu nhiên, không phải bản đồ của một đám mây thật, và các ngôi sao phía sau là bầu trời riêng của ứng dụng.

Có thứ gì đó nén nó lại

Vậy thứ gì nén khí lại thì tạo ra sao. Sóng xung kích của một siêu tân tinh, gió của các ngôi sao trẻ nóng, các đám mây va chạm hay sự dồn ép chậm chạp của khí khi đi qua một nhánh xoắn ốc đều có thể đẩy nhiều phần của đám mây vượt ngưỡng. Những nguyên tử phóng xạ có đời sống ngắn trong các thiên thạch cổ nhất gợi ý rằng một siêu tân tinh gần đó có thể đã giúp khởi đầu sự ra đời của chính Mặt Trời.

Điều gì được đo và điều gì được vẽ: khối lượng Jeans được tính bằng công thức của nó từ nhiệt độ và mật độ đo được. Sóng xung kích được vẽ thành một tấm mờ nhạt; sóng thật thì mắt không nhìn thấy. Từ trường và nhiễu loạn cũng giữ các đám mây, nên lõi thật thường cần nhiều hơn khối lượng Jeans.

Lõi sụp đổ

Khi khí còn loãng, nhiệt của quá trình rơi thoát ra dưới dạng ánh sáng hồng ngoại và lõi vẫn lạnh. Khi phần giữa đủ đặc để giữ nhiệt lại, nhiệt tích tụ, áp suất tăng và một lõi nóng hình thành: hạt giống của một tiền sao. Sự rơi ở đây được thể hiện trong vài giây thay vì một trăm nghìn năm.

Một tiền sao và đĩa của nó

Khí đang quay dẹt lại thành một đĩa quanh một tiền sao mới sinh. Vẫn bị vùi trong một cái kén bụi, nó chỉ được nhìn thấy qua ánh sáng hồng ngoại và vô tuyến, và nó lớn lên nhờ hút vật chất từ đĩa.

Ở giai đoạn này, mà các nhà thiên văn gọi là Lớp 0, tiền sao chưa đầy khoảng một trăm nghìn năm tuổi và mới gom được một phần khối lượng cuối cùng. Nó tỏa sáng nhờ năng lượng của khí lao vào nó, nhưng kén bụi hấp thụ ánh sáng ấy và phát sáng trong hồng ngoại. Các camera hồng ngoại của Webb và các kính thiên văn vô tuyến như ALMA nhìn xuyên vào tới nó.

Điều gì được đo và điều gì được vẽ: tiền sao, đĩa và kén của chúng được nhìn thấy trong ảnh hồng ngoại và vô tuyến, và kích thước của chúng được đo từ đó. Ở đây, quầng sáng của tiền sao được vẽ lớn hơn ngôi sao rất nhiều, và bụi được vẽ mỏng hơn thực tế để bạn có thể nhìn vào bên trong.

Tia phụt: các thiên thể Herbig–Haro

Nơi một tia phụt đâm vào khí chậm hơn xung quanh, sóng xung kích nung nóng khí và khí phát sáng. George Herbig và Guillermo Haro đã nghiên cứu những đốm như vậy vào khoảng năm 1950 khi chưa biết thứ gì tạo ra chúng; ngày nay đã biết hàng trăm đốm. Ảnh hồng ngoại của Webb về HH 211 năm 2023 cho thấy các phân tử hydro phát sáng dọc theo tia phụt, ở những chỗ nó gặp sóng xung kích.

Điều gì được đo và điều gì được vẽ: tốc độ có được từ dịch chuyển Doppler và từ những nút di chuyển giữa các ảnh chụp cách nhau nhiều năm. Các tia phụt ở đây được vẽ ngắn hơn tia thật, vốn có thể dài tới nhiều năm ánh sáng, và các nút của chúng di chuyển ra ngoài nhanh hơn nhiều so với thực tế.

Tỏa sáng không cần tổng hợp hạt nhân

Sao T Tauri được đặt tên theo ngôi sao đầu tiên được phát hiện, một ngôi sao trong chòm Kim Ngưu có độ sáng thay đổi. Chúng biến đổi thất thường khi các cụm khí từ đĩa rơi xuống, và thường sáng hơn Mặt Trời dù lạnh hơn, vì chúng lớn gấp vài lần. Gió và ánh sáng của chúng dần dần quét sạch khí xung quanh.

Phản ứng tổng hợp hạt nhân bắt đầu

Một ngôi sao ở trên dãy chính, đều đặn tổng hợp hydro, trong phần lớn cuộc đời: khoảng mười tỷ năm với Mặt Trời. Những gì được vẽ: ngôi sao được thể hiện lớn hơn nhiều so với kích thước thật ở tỷ lệ này, và việc nó sáng dần lên, vốn mất hàng triệu năm, được tăng tốc thành vài giây và chỉ thay đổi mượt mà.

Những vườn ươm sao ta có thể thấy

Tinh vân Orion là vườn ươm lớn gần chúng ta nhất: một đám mây phát sáng được chiếu sáng và thổi tung bởi các ngôi sao trẻ nóng của cụm Trapezium ở trung tâm. Bên dưới thắt lưng của chòm Orion, nó hiện ra với mắt thường như một ngôi sao mờ nhòe trên thanh kiếm của người thợ săn. Hubble phát hiện nhiều ngôi sao trẻ của nó được bao quanh bởi những đĩa riêng, nguyên liệu thô của các hành tinh.

Điều gì được đo và điều gì được vẽ: ánh hồng của các tinh vân như vậy là hydro được tia cực tím chiếu sáng, còn màu xanh mòng két đến từ oxy, cả hai đều đo được trong quang phổ của chúng. Vườn ươm ở đây được vẽ, không phải bản đồ của một vườn ươm thật: những cột tối dày đặc hướng về các ngôi sao nóng chiếu sáng chúng, như các Trụ cột.