Nghiên cứu do Mark Hollands, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Warwick (Anh) dẫn đầu, phân tích 151 sao lùn trắng đã biết nằm trong phạm vi 20 parsec, khoảng 65 năm ánh sáng tính từ Trái Đất. Trong số đó, một số vật thể có đặc điểm quang phổ khiến màu sắc dự đoán của chúng khác biệt rõ rệt so với các ngôi sao thông thường.
Hình ảnh tượng trưng cho ngôi sao xanh. (Ảnh: UW)
Sao lùn trắng là phần lõi đặc còn lại sau khi những ngôi sao có khối lượng tương tự Mặt Trời kết thúc vòng đời. Dù phần lớn các ngôi sao có màu sắc chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ bề mặt, sao lùn trắng có thể biểu hiện nhiều màu sắc đa dạng hơn do những điều kiện vật lý đặc biệt trong các lớp khí quyển bên ngoài.
Hollands cho biết phần lớn sao lùn trắng vẫn có màu sắc tương tự những ngôi sao thông thường. Trong một số trường hợp, các quá trình vật lý trong lớp khí quyển ngoài tạo ra những biến đổi đáng kể trong quang phổ, khiến màu sắc của chúng trở nên khác thường.
Thành phần hóa học tạo nên màu sắc khác biệt
Theo các nhà nghiên cứu, màu xanh lục của ngôi sao được phát hiện có liên quan đến sự tương tác giữa heli trong khí quyển và một lượng nhỏ những nguyên tố khác. Thành phần này có thể khác nhau giữa các sao lùn trắng, tùy thuộc vào loại vật chất mà chúng hấp thụ trong quá trình tồn tại.
Các nguyên tố như sắt, magiê và natri, vốn phổ biến trong đá, đôi khi xuất hiện trên bề mặt sao lùn trắng. Đây có thể là dấu vết của một hệ hành tinh từng tồn tại quanh ngôi sao, hoặc của những tiểu hành tinh đã tiến quá gần rồi bị lực hấp dẫn phá vỡ.
Khi một thiên thể đá bị nghiền nát, các mảnh vụn có thể rơi xuống sao lùn trắng và hòa lẫn vào những lớp khí quyển bên ngoài. Bằng cách phân tích ánh sáng phát ra từ ngôi sao, các nhà khoa học có thể xác định những nguyên tố hiện diện trong vật chất đó, từ đó suy ra thành phần của các thiên thể đã bị phá hủy.
Nhà thiên văn học Adam Burgasser, giáo sư tại Đại học California (San Diego, Mỹ) và không tham gia nghiên cứu, cho rằng sao lùn trắng có thể đóng vai trò như một công cụ giúp tìm hiểu thành phần bên trong các hành tinh.
Ông ví quá trình này như điều tra hiện trường: các nhà khoa học thu thập từng dấu vết còn sót lại để tái dựng lịch sử của một thiên thể, từ thành phần hóa học đến những manh mối về quá trình hình thành. Nhờ đó, những ngôi sao đang phá hủy tàn tích của các hệ hành tinh cũ lại cung cấp thông tin quý giá về chính những hành tinh ấy.
Trong trường hợp sao lùn trắng màu xanh lục, các nguyên tố nổi bật được xác định gồm canxi, natri và liti. Phát hiện này khiến Burgasser quan tâm đến việc tìm hiểu sâu hơn về vật thể, đặc biệt là nguyên nhân khiến nó tích tụ lượng vật chất đáng chú ý.
Ngoài ngôi sao màu xanh lục, Hollands còn phát hiện một sao lùn trắng có màu gần giống hồng cá hồi, được cho là liên quan đến mật độ phân tử carbon cao.
Dùng quang phổ để xác định màu sắc của những ngôi sao xa xôi
Các nhà khoa học không cần quan sát trực tiếp sao lùn trắng bằng mắt thường để xác định màu sắc của chúng. Thay vào đó, họ phân tích quang phổ sao, dữ liệu thu được khi ánh sáng được tách thành các bước sóng khác nhau, tương tự cách lăng kính phân tách ánh sáng Mặt Trời thành một dải màu.
Mỗi quang phổ chứa những dấu hiệu đặc trưng về thành phần hóa học và các điều kiện vật lý của ngôi sao. Từ dữ liệu này, các nhà nghiên cứu có thể tính toán màu sắc mà mắt người có khả năng nhìn thấy nếu thiên thể ở đủ gần và đủ sáng.
Agnès Kim, nhà vật lý thiên văn và giáo sư vật lý tại Penn State Scranton, người không tham gia nghiên cứu, đánh giá cách tiếp cận này là sự kết hợp thú vị giữa vật lý và sinh học. Nghiên cứu không chỉ phân loại các thiên thể bằng những thông số khoa học mà còn chuyển dữ liệu quang phổ thành màu sắc gần gũi với trải nghiệm thị giác của con người.
Theo Kim, việc hình dung một số sao lùn trắng có thể trông xanh lục, trong khi những vật thể khác có màu hồng, giúp công chúng dễ hình dung hơn về sự đa dạng của các thiên thể trong vũ trụ.
Hollands cũng cho rằng việc gắn màu sắc với các vật thể xa xôi giúp tạo ra sự kết nối trực quan giữa con người và những đối tượng thường chỉ được nghiên cứu thông qua dữ liệu. Ngay cả với các nhà khoa học, cách tiếp cận này cũng có thể khiến những thiên thể cách Trái Đất hàng chục năm ánh sáng trở nên dễ hình dung hơn.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng phát hiện dựa trên dữ liệu hiện có và không nhất thiết làm thay đổi những hiểu biết nền tảng về sao lùn trắng. Giá trị của nghiên cứu nằm ở cách tiếp cận mới, giúp mô tả và phân loại các vật thể theo màu sắc dự đoán từ đặc điểm quang phổ.
Burgasser nhận định việc phân loại sao lùn trắng theo nhiệt độ, đặc điểm khí quyển và màu sắc có thể hỗ trợ các nghiên cứu sau này. Khi nhận diện được những nhóm vật thể có màu sắc tương tự, giới khoa học có thể tiếp tục tìm hiểu liệu chúng có chung thành phần hóa học hoặc những đặc điểm vật lý nào hay không.
