Phát hiện hệ bốn sao TIC 120362137: Vũ điệu chật chội phá vỡ các giới hạn vật lý thiên văn

Trong khi Hệ Mặt Trời của chúng ta chỉ có duy nhất một ngôi sao trung tâm đơn độc, thì phần lớn các ngôi sao trong thiên hà lại tồn tại theo cặp hoặc theo nhóm. Tuy nhiên, hệ bốn sao TIC 120362137 vừa được phát hiện không chỉ hiếm có vì số lượng thành viên, mà còn vì cấu trúc "3+1" cực kỳ nhỏ gọn, phá vỡ mọi kỷ lục trước đó về mật độ phân bổ các ngôi sao lớn.

Màn "áp sát" kỷ lục trong không gian

Điểm gây sốc nhất của hệ thống này chính là khoảng cách giữa ba ngôi sao ở trung tâm. Trong Hệ Mặt Trời, Sao Thủy là hành tinh nằm gần Mặt Trời nhất với chu kỳ quỹ đạo 88 ngày. Thế nhưng, tại TIC 120362137, có tới ba ngôi sao khổng lồ, tất cả đều nóng hơn và nặng hơn Mặt Trời của chúng ta cùng vận động trong một phạm vi không gian nhỏ hơn cả quỹ đạo của Sao Thủy.

Ngôi sao chính Aa dẫn đầu với khối lượng gấp 1,75 lần Mặt Trời, tạo thành một cặp bài trùng với sao Ab (1,36 lần khối lượng Mặt Trời). "Kẻ thứ ba" là Sao B với khối lượng 1,48 lần Mặt Trời, quay quanh cặp đôi này trong một khoảng cách cực ngắn. 

Bao quanh bộ ba đầy hỗn loạn này là Sao C, một ngôi sao có đặc điểm tương tự Mặt Trời của chúng ta, quay quanh toàn bộ hệ thống lõi ở khoảng cách gần hơn mức mà sao Mộc quay quanh Mặt Trời.

Công nghệ giải mã "dấu vân tay" của các vì sao

Để xác nhận một hệ thống phức tạp như vậy, các nhà nghiên cứu từ Viện công nghệ tiên tiến và các tổ chức quốc tế đã phải kết hợp dữ liệu từ vệ tinh TESS của NASA cùng các kính thiên văn mặt đất tại Hungary và Arizona. Thử thách lớn nhất là việc phân tách các tín hiệu ánh sáng chồng chéo lên nhau khi các ngôi sao liên tục che khuất nhau.

Thông qua thuật toán QUADCOR, các nhà khoa học đã thành công trong việc tách biệt "dấu vân tay" quang phổ của từng ngôi sao. Việc đo lường này đạt độ chính xác đến 1%, cho phép chúng ta hiểu rõ về khối lượng, kích thước và nhiệt độ của từng thành viên trong gia đình sao đặc biệt này.

Phòng thí nghiệm về sự tiến hóa của vũ trụ

Tại sao các nhà thiên văn lại quan tâm đến một hệ sao chật chội như vậy? Câu trả lời nằm ở tính kém ổn định của chúng. Với sự tương tác trọng lực mạnh mẽ và liên tục, TIC 120362137 là một "bài kiểm tra áp lực" hoàn hảo cho các lý thuyết về sự hình thành sao.

Sự cân bằng hiện tại chỉ là tạm thời. Theo các mô phỏng máy tính, khi ngôi sao nặng nhất Aa bắt đầu cạn kiệt nhiên liệu, nó sẽ phình to và vượt qua giới hạn "thùy Roche" (Roche lobe), khiến vật chất tràn sang các ngôi sao lân cận. 

Quá trình này sẽ dẫn đến sự hỗn loạn về quỹ đạo, thậm chí là sự sáp nhập của các ngôi sao để hình thành nên những vật thể kỳ lạ như sao lùn trắng đôi, sao nơ-tron hoặc các hệ nhị phân tia X đen.

TIC 120362137 không chỉ là một kỷ lục về sự chật chội, mà còn là một cửa sổ giúp chúng ta nhìn vào tương lai đầy biến động của những cấu trúc phức tạp nhất trong thiên hà. Nó nhắc nhở chúng ta rằng, trong vũ trụ bao la, sự đơn độc của Mặt Trời có lẽ mới là điều khác biệt, còn những vũ điệu đa tinh đầy kịch tính như thế này mới thực sự là bản sắc của không gian.