MỤC LỤC

Phần 1: Khởi điểm của Mặt Trời và Tinh Vân Mặt Trời

‘Let there be light’
Genesis 1:3 *(1)

Ba mươi nghìn đến 50 triệu năm. Đó là khoảng thời gian để hình thành ngôi sao mà chúng ta gọi là Mặt Trời. Nghe có vẻ như khá lâu, nhưng hay làm một phép so sánh. Kể từ ngày con khủng long cuối cùng bước đi trên hành tinh này cho đến nay là khoảng thời gian đủ để cho hai ngôi sao như Mặt Trời hình thành, nối tiếp nhau-hoàn toàn từ đầu. Chi tiết về sự hình thành này vẫn chưa được biết rõ, nhưng các nhà thiên văn vẫn có những cái nhìn cơ bản. Có thể thật mỉa mai là, sự hình thành của một ngôi sao lại bắt đầu tại điểm kết thúc của một ngôi sao khác-khi nó chết.

Nói chung, các ngôi sao tồn tại theo hai cách. Một ngôi sao khối lượng nhỏ như Mặt Trời sẽ liên tục giãn nở lớp bên ngoài cho đến khi trở thành một vật thể khổng lồ: sao khổng lồ đỏ. Dần dần, phần vỏ bên ngoài nở rộng, trở nên mỏng đi cho đến khi nhân đặc bên trong của ngôi sao đó hiện ra. Thiên thể đó được gọi là sao lùn trắng. Nó là một thiên thể nhỏ và nóng-trắng với với khối lượng của một ngôi sao-cố gắng chứng tỏ sự sống của mình với đường kính bằng cỡ một hành tinh. Trong khi đó phần còn lại của ngôi sao, phần không khí bị thổi đi, càng ngày càng lớn dần ra. Cuối cùng nó trở thành một lớp khí mỏng rộng hơn một năm ánh sáng. Đây là định mệnh đang chờ đợi Mặt Trời, như chúng ta sẽ thấy ở phần 4. Ngược lại, một ngôi sao nặng hơn sẽ chết một cách oanh liệt hơn. Nó tự làm mình nổ tung thành từng mảnh trong một vụ nổ sao mang tên siêu sao mới. Phần khí của ngôi sao này sẽ được bắn vào không gian rồi tan đi. Dù là theo cách nào thì một ngôi sao cũng phải đi vào cõi chết, hầu hết vật chất của nó sẽ có một kết cục giống nhau: bay trở lại thiên hà. Sau hàng tỷ năm, phần dư của các ngôi sao này sẽ tập hợp và liên kết với nhau thành một đám may lớn mà các nhà thiên văn học gọi chúng là vật chất giữa các vì sao.

Nhưng đó không phải là cái kết của câu chuyện. Thực tế, đây là sự bắt đầu của chúng ta. Vũ trụ là một cỗ máy tái chế khổng lồ. Bắt đầu từ khoảng 4660 triệu năm về trước, từ đống tro tàn của những ngôi sao chết, một ngôi sao đang dần lớn lên: ngôi sao mang tên Mặt Trời.

Thời điểm không - Đám mây phân tử khổng lồ

Trước 4660 triệu năm trước, Hệ Mặt Trời của chúng ta tồn tại như là một đám mây vật chất nguyên liệu ban đầu. Mặt Trời, các hành tinh, cây cối, con người, virut AIDS-tất cả đều đến từ một đám mây khí bụi loãng. Những phần tử giữa các vì sao nhỏ xíu này phổ biến vào hàng tỷ năm về trước giống như bây giờ. Chúng được biết đến với tên gọi những đám mây phân tử khổng lồ.

Hình trên:Đôi khi, các ngôi sao mới được hình thành trong các đám mây phân tử sẽ kích thích khí và làm chúng phát sáng. Đây là lý do mà Tinh vân Orion, cách 1500 năm ánh sáng, lại dễ thấy như vậy. Ảnh chụp bởi C. R. O'Dell và NASA.

Quay xung quanh nhân của một thiên hà mang tên Dải Ngân Hà, khoảng hai phần ba quãng đường từ tâm ra tới rìa, đám mây cổ đại mà Hệ Mặt Trời đã bùng nổ trong đó có đường kính khoảng 50-100 năm ánh sáng, cùng kích thước với những người họ hàng gần đây của nó. Và một lần nữa, giống như những đám mây phân tử khổng lồ ngày nay, nó chứa một lượng vật chất gấp hàng triệu ngôi sao như Mặt Trời. Hầu hết khối lượng của nó, khoảng 73 phần trăm, là phân tử hydro, một chất khí mà một nguyên tử hydro kết hợp với một nguyên tử hydro khác tạo thành một phân tử đơn giản. Phần còn lại của đám mây vật chất này là heli, và một ít các nguyên tố khác như cacbon, nito, oxy và những mẩu vật chất silicat-những mẩu mà các nhà thiên văn học xếp nó vào danh mục ‘bụi’. Với mật độ vài nghìn đến vài tỷ phân tử khí trên một cetimet khối, đám mây này được công nhân là tốt hơn chuẩn của những máy hút bụi tốt nhất ngày nay. Và nó rất lạnh, khoảng -250 độ C, chỉ ấm hơn không gian giữa các vì sao một chút. Những phân tử hydro không thể tồn tại ở nhiệt độ lớn hơn nhiều, vì năng lượng sẽ bẽ gãy phân tử. Vì vậy cái lạnh đã giúp phân tử dính liền với nhau. Những đám mây lại ẩn chứa mối nguy bị phá hủy. Một đám mây nguyên tử giống như căn nhà bằng bài của các vì sao, luôn luôn nằm trong tình trạng có khả năng tan rã. Một lực đẩy, lực kéo, bất cứ thứ gì cũng có thễ làm nó sụp đổ-và sẽ có rất nhiều khả năng tan ra phần không gian rộng 100 năm ánh sáng giữa các vì sao. Đám mây đã có thể đi ngang qua một ngôi sao nặng mà lực hấp dẫn của nó đã khuấy động những nguyên tử của tinh vân. Hay đám mây đã có thể trôi đến gần một vụ nổ siêu sao mới, chấn động từ ngôi sao chết sẽ hòa vào đám mây và nén những phần tử của chúng. Chỉ cần một sự kiện xảy ra thôi cũng đủ làm sập đổi ngôi nhà, và làm cho nó rơi vào chính trọng lực của mình.

Điều gì đó như vậy hẳn phải xảy ra cho ngôi sao cổ đại của chúng ta vào 4660 năm về trước. Đây là bước đầu tiên trong quá trình mà dần dần dẫn đến sự hình thành của một ngôi sao.

Hình dưới: Một siêu sao mới, một vụ nổ khủng khiếp cua rmoojt ngôi sao đang chết, tạo ra một cơn sóng xung kích đến một đám mây phân tử gần đó và xé nhỏ nó ra. Những mảnh vụn này sau đó sẽ bắt đầu đổ sập xuống lực hấp dẫn của chính chúng, và một trong số đó đã được định mệnh cho trở thành Mặt Trời.

-------------------------------------------------
Ghi chú:
*(1) Genesis là cuốn Chúa sáng tạo ra thế giới, hay một số nguồn ghi là Sách Sáng thế của Kinh thánh; vì tính chất đặc biệt nhạy cảm nên xin không dịch câu trên ra, nhưng có lẽ nó có thể hiểu là 'Hãy để ánh sáng ở đó'.

(Còn tiếp...)

The Story of the Solar System-Câu chuyện về Hệ Mặt Trời
Người dịch: Trịnh Khắc Duy - CLB Thiên văn Bách khoa

Author: Trịnh Khắc Duy
Cựu thành viên CLB Thiên văn Bách khoa - PAC (nay là CLB Thiên văn học Đà Nẵng - DAC); Cựu sinh viên trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng (khoá 06).