Một nhóm các nhà thiên văn học dẫn đầu bởi David Pinfield đến từ Đại học Hertfordshire ở Anh đã phát hiện ra hai trong số các sao lùn nâu già nhất trong thiên hà Milky Way. Những ngôi sao lùn nâu cổ xưa này đang di chuyển với tốc độ 100-200 km/s, nhanh hơn nhiều so với các sao bình thường và so với các sao lùn nâu khác.
Những ngôi sao lùn cổ này được cho là hình thành từ khi các thiên hà còn trẻ (hơn 10 tỷ năm trước). Ngạc nhiên hơn, các nhà khoa học tin rằng chúng có thể là một trong số rất nhiều các thiên thể trước đây chưa từng quan sát được.
Sao lùn nâu là một thiên thể gần giống như một ngôi sao nhưng chúng khá nhỏ bé so với kích thước một ngôi sao (nhỏ hơn 7% khối lượng của Mặt Trời), và chúng không thể tự tạo ra nhiệt bằng phản ứng tổng hợp hạt hạt nhân như các ngôi sao đích thực. Bởi vậy, sao lùn nâu có nhiệt độ khá “mát mẻ” và mờ dần theo thời gian. Các sao lùn nâu càng già càng trở nên mát mẻ thực sự, theo những khám phá mới đây, nhiệt độ chúng vào khoảng 480ºF – 1.100ºF (250ºC - 600 ºC). Trong khi đó, nhiệt độ bề mặt của Mặt Trời là 10.100ºF ( 5.600ºC). Như vậy, các sao lùn nâu già lạnh hơn nhiều so với một ngôi sao.
Nhóm của Pinfield đã xác định được các đối tượng sao lùn nâu mới trong một cuộc khảo sát được thực hiện bởi Đài quan sát hồng ngoại trường rộng (Wide-field Infrared Survey Explorer /WISE) của NASA. WISE là một đài quan sát không gian, đã thực hiện việc khảo sát bầu trời ở dải trung hồng ngoại từ quĩ đạo của nó từ năm 2010 và 2011. Các thiên thể được phát hiện này được đặt tên là WISE 0013+0634 và WISE 0833+0052. Chúng nằm trong chòm sao Pisces và Hydra. Đo đạc bổ sung xác nhận bản chất của các thiên thể này đến từ các kính viễn vọng trên mặt đất lớn (Magellan, Gemini, VISTA, và UKIRT). Bầu trời hồng ngoại có đủ các nguồn phát màu đỏ yếu ớt, bao gồm các ngôi sao, nền thiên hà (khoảng không bao la của Milky Way), khí và bụi. Để phát hiện các sao lùn nâu “mát mẻ” trong hỗn hợp lộn xộn này như tìm kim đáy bể. Nhưng đội của Pinfield đã phát triển một phương pháp mới để tận dụng những cách thức mà WISE quét bầu trời nhiều lần. Điều này giúp họ phát hiện được những sao lùn nâu lạnh mờ hơn các sao do các cuộc tìm kiếm khác xác định được.
Nhóm nghiên cứu sau đó nghiên cứu thấy rằng bức xạ hồng ngoại từ những thiên thể này bất thường so với các sao lùn nâu di chuyển chậm thông thường. Dấu hiệu từ quang phổ của những ngôi sao lùn nâu này phản ánh khí quyển cũ kĩ, gần như hoàn toàn tạo thành hydro thay vì sự có mặt các ngyên tố nặng hơn, phong phú hơn thường thấy trong các ngôi sao trẻ. "Không giống như các giai đoạn sống, các thành viên lâu đời nhất của thiên hà di chuyển nhanh hơn nhiều so với số thành viên trẻ hơn" Pinfield nói.
Các sao gần Mặt Trời – trong đám gọi là khối địa phương – được tạo thành từ 3 tập hợp chồng chéo: đĩa mỏng, đĩa dày và quầng. Đĩa dày có mật độ và tốc độ di chuyển lên xuống của các sao cao hơn nhiều so với đĩa mỏng. Cả hai loại đĩa trên đều ở trong quầng có chứa các dấu tích còn lại của các ngôi sao đầu tiên hình thành trong thiên hà.
Các sao thuộc đĩa mỏng đóng góp phần chính trong khối địa phương trong khi đĩa dày và quầng ít sao hơn. Khoảng 97% các ngôi sao địa phương là thành viên của đĩa mỏng, còn lại 3% là của đĩa dày và quầng sáng. Các sao lùn nâu có lẽ cũng the cách phân bố sao này, điều đó giải thích tại sao các thiên thể chuyển động nhanh trong đĩa dày và quầng tận bây giờ mới được phát hiện.
Người ta cho rằng có 70 tỉ sao lùn nâu trong đĩa mỏng của thiên hà, còn đĩa dày và quầng chiếm thể tích thiên hà nhiều hơn. Vì vậy, dù chỉ một tỷ lệ nhỏ (3%) cũng đủ để cho thấy số lượng lớn các sao lùn nâu ở những khu vực này.
"Hai ngôi sao lùn nâu có thể là đỉnh của một tảng băng trôi và là một phần hấp dẫn của khảo cổ thiên văn," Pinfield nói. "Chúng tôi chỉ có thể tìm thấy các chúng bằng cách tìm kiếm những phần mờ nhạt và thú vị nhất có thể có trong quan sát của WISE. Và với việc tìm ra chúng nhiều hơn nữa, chúng ta sẽ có được cái nhìn sâu sắc vào kỷ nguyên đầu tiên của lịch sử thiên hà”.
Ngọc Ánh (VACA)
Theo Astronomy
