Tuổi thọ Mặt trời
Theo George Harrison, ca sĩ kiêm nhạc sĩ của Beatles, tất cả mọi thứ đều phải kết thúc, và theo hàng thập kỷ của các mô hình toán học và thiên văn, những thứ này bao gồm cả Mặt trời.
Vậy thì, khi nào Mặt trời dự kiến sẽ tắt?
Mặc dù cái chết cuối cùng của khối lượng Mặt trời cỡ trung bình (medium-size solar mass) của chúng ta là hàng nghìn tỉ năm trong tương lai, thì "sự sống" của Mặt trời trong giai đoạn hiện tại của nó, được gọi là "chuỗi chính" - trong đó phản ứng tổng hợp hạt nhân của hydro cho phép nó bức xạ năng lượng và cung cấp đủ áp lực để giữ cho Mặt trời không bị sụp đổ dưới khối lượng của chính nó - sẽ kết thúc khoảng 5 tỉ năm kể từ bây giờ.
Paola Testa, nhà vật lý thiên văn tại Trung tâm Vật lý thiên văn - đơn vị hợp tác giữa Đài quan sát vật lý thiên văn Smithsonian và Đài quan sát Đại học Harvard - cho biết: “Mặt trời chưa đầy 5 tỉ năm tuổi. Đây là một ngôi sao tuổi trung niên, theo nghĩa là tuổi thọ của nó sẽ vào khoảng 10 tỉ năm hoặc lâu hơn".
Sau khi Mặt trời đốt cháy phần lớn hydro trong lõi, nó sẽ chuyển sang giai đoạn tiếp theo là một ngôi sao khổng lồ đỏ. Vào thời điểm này khoảng 5 tỉ năm trong tương lai, Mặt trời sẽ ngừng tạo nhiệt thông qua phản ứng tổng hợp hạt nhân, và lõi của nó sẽ trở nên không ổn định và co lại, theo NASA.
Trong khi đó, phần bên ngoài của Mặt trời, vẫn chứa hydro, sẽ nở ra, phát sáng màu đỏ khi nó nguội đi. Sự giãn nở sẽ dần dần nuốt chửng các hành tinh lân cận của Mặt trời - sao Thủy và sao Kim - đồng thời cuốn theo các luồng gió Mặt trời đến mức chúng phá hủy từ trường của Trái đất và tách khỏi bầu khí quyển của nó.
Tất nhiên, đây gần như chắc chắn sẽ là một tin xấu đối với bất kỳ sự sống nào vẫn còn lại trên hành tinh của chúng ta vào thời điểm đó - giả sử bất kỳ sự sống nào vẫn sống sót sau sự gia tăng 10% độ sáng của Mặt trời. Sự gia tăng này dự kiến sẽ làm bốc hơi các đại dương của Trái đất trong 1 tỉ đến 1,5 tỉ năm - theo một nghiên cứu năm 2014 được công bố trên Geophysical Research Letters.
Theo một nghiên cứu năm 2008 công bố trên Tạp chí Hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia, trong vòng vài triệu năm sau khi giãn nở lần đầu, có khả năng Mặt trời cũng sẽ nuốt hết phần đá còn lại của Trái đất.
Sau đó, Mặt trời sẽ bắt đầu hợp nhất helium còn sót lại từ phản ứng tổng hợp hydro thành carbon và oxy, trước khi cuối cùng sụp đổ, để lại một tinh vân hành tinh tuyệt đẹp - một lớp vỏ phát sáng của plasma nóng, còn sót lại - ở các lớp bên ngoài khi nó co lại thành một xác sao cực kỳ dày đặc, nóng hơn đáng kể, có kích thước bằng Trái đất, được gọi là sao lùn trắng.
Paola Testa cho biết, tinh vân này sẽ chỉ có thể nhìn thấy trong khoảng 10.000 năm - chỉ chớp mắt trong thời gian vũ trụ. Trong tương lai xa, hấp dẫn từ các ngôi sao băng sẽ từ từ tước mất các hành tinh của Mặt Trời. Một số sẽ bị hủy diệt, số khác sẽ tách ra đi vào không gian liên sao. Cuối cùng, trong một quá trình hàng chục tỉ năm, có thể Mặt Trời sẽ không còn một thiên thể ban đầu nào quay quanh nó.
Công cụ nghiên cứu
Để đạt được mốc thời gian này cho cả Mặt trời và tất cả các ngôi sao có khối lượng tương tự, các nhà khoa học cần biết nó phát ra năng lượng như thế nào, điều này rất khó trước khi tính đến phản ứng tổng hợp hạt nhân trong các khối lượng Mặt trời.
Testa - người nghiên cứu các cơ chế đốt nóng và quá trình phát xạ tia X - cho biết: “Trong thế kỷ trước có rất nhiều ngành khoa học tương đối mới, bởi vì một phần không thể thiếu là cần hiểu cách hoạt động của một ngôi sao, chẳng hạn như vết lóa Mặt trời (solar flare), ở các lớp ngoài của khí quyển Mặt trời. Trước những năm 1930, một trong những ý tưởng chính về cách các ngôi sao hoạt động là năng lượng chỉ đến từ năng lượng hấp dẫn.
Một khi các nhà thiên văn và vật lý thiên văn hiểu rõ hơn về phản ứng tổng hợp, họ có thể đưa ra các mô hình hoàn chỉnh hơn, cùng với dữ liệu phát xạ quan sát được từ một số ngôi sao, về sự sống của các ngôi sao.
Testa nói với Live Science: “Bằng cách tổng hợp nhiều thông tin khác nhau từ nhiều ngôi sao khác nhau, các nhà thiên văn và vật lý thiên văn có thể xây dựng một mô hình về cách các ngôi sao tiến hóa. Điều này cho chúng ta một phỏng đoán khá chính xác về tuổi của Mặt trời".
Tuổi Mặt trời - khoảng 4,6 tỉ đến 4,7 tỉ năm tuổi - cũng được chứng thực bởi niên đại phóng xạ của các thiên thạch lâu đời nhất được biết đến, được hình thành từ cùng một tinh vân Mặt trời, một đĩa xoáy khí và bụi đã hình thành nên Mặt trời và các thiên thể hành tinh trong các hệ thống năng lượng Mặt trời.
Nhờ những công cụ này, các nhà khoa học đã hiểu rõ về thời điểm ánh sáng Mặt trời cuối cùng sẽ tắt và biến mất.
