Khoảng 6 tỷ năm nữa, ánh sáng toát ra từ Mặt Trời đang chết sẽ thiêu rụi vành đai tiểu hành tinh

Nghiên cứu mới chỉ ra rằng ánh sáng tỏa ra từ một ngôi sao đang chết mạnh tới mức có thể biến các tiểu hành tinh thành tro bụi. Đây là điều sẽ xảy ra với hầu hết các ngôi sao hiện có trong Vũ trụ, bao gồm cả Mặt Trời thân thương của chúng ta. Khoảng 5-6 tỷ năm nữa, khi ngôi sao trung tâm của Hệ Mặt Trời chết đi, nó sẽ đốt cháy vành đai tiểu hành tinh nằm giữa Sao Hỏa và Sao Mộc.

Tác nhân duy nhất của sự hủy diệt hàng loạt này là bức xạ điện từ. Theo mô hình thử nghiệm, hiệu ứng YORP (Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack, ghép từ tên của bốn nhà khoa học đã góp phần tìm ra nó) sẽ là thứ đóng vai trò chính trong quá trình trên. Hiệu ứng YORP xảy ra khi nhiệt của một ngôi sao thay đổi góc quay của một vật thể nhỏ trong Hệ Mặt trời - ví dụ như một tiểu hành tinh.

Ánh sáng phát lại từ vây "B" có cùng độ lớn với vây "A", nhưng không song song với ánh sáng tới. Điều này tạo ra một mô-men xoắn trên tiểu hành tinh.

Tiểu hành tinh sẽ nóng lên bởi năng lượng ánh sáng phát ra từ Mặt Trời. Nhiệt truyền trong lớp đá cho đến khi nó phát ra theo các hướng khác nhau dưới dạng bức xạ nhiệt.

Nhiệt phát ra từ viên thiên thạch sẽ tạo ra một lực đẩy nhỏ; hiệu ứng đẩy sẽ không rõ rệt trong khoảng thời gian ngắn nhưng nếu việc phát nhiệt diễn ra liên tục, nó có thể khiến một tiểu hành tinh quay trong không trung hoặc lắc lư lệch khỏi trục di chuyển vốn có. Ngày nay, thông qua hiện tượng "các tiểu hành tinh lăn lộn" chúng ta có thể quan sát quá trình này. Và khi Mặt trời tiến đến những chu kì tiến hóa tiếp theo, hiệu ứng sẽ ngày càng rõ rệt hơn.

Khi các ngôi sao hay Mặt Trời ở cuối trình tự tiến hóa, chúng sẽ bước vào giai đoạn khổng lồ và nở rộng ra, trở nên rất to và sáng. Giai đoạn đó chỉ kéo dài vài triệu năm, sau đó nó đẩy vật chất bên ngoài của mình vào không gian và sụp đổ thành sao lùn trắng - một ngôi sao chết với mật độ vật chất dày đặc.

Khoảng 5-6 tỷ năm nữa, nếu không di cư sang nơi khác, nhân loại sẽ tận mắt thấy hiện tượng này.

Mặt trời trở thành sao khổng lồ đỏ.

"Khi một ngôi sao điển hình đạt đến giai đoạn khổng lồ, độ sáng của nó đạt tối đa từ 1.000 đến 10.000 lần độ sáng của Mặt trời của chúng ta", nhà vật lý thiên văn Dimitri Veras thuộc Đại học Warwick giải thích.

"Sau đó, ngôi sao co lại thành sao lùn trắng có kích cỡ tương tự Trái đất rất nhanh, nơi độ sáng của nó giảm xuống dưới mức Mặt trời. Vì vậy, hiệu ứng YORP chỉ quan trọng trong giai đoạn khổng lồ, nhưng gần như không tồn tại sau khi ngôi sao trở thành một sao lùn trắng."

Khi độ sáng ban đầu tăng lên, hiệu ứng YORP cũng sẽ tăng. Do khởi nguồn của các tiểu hành tinh chỉ là vô số mảnh đá được tập hợp lại bởi trọng lực nên hầu hết các tiểu hành tinh không có mật độ vật chất dày đặc, chính vì vậy khi chịu tác động của hiêu ứng YORP, chúng sẽ bắt đầu trở nên lỏng lẻo hơn.

Theo mô hình được chạy trên máy tính, hiệu ứng YORP sẽ khiến hầu hết các tiểu hành tinh có độ lớn hơn 200 mét bắt đầu quay, đủ để khiến chúng bị tan rã. Các thiên thể có cấu trúc ổn định sẽ an toàn, nhưng vành đai tiểu hành tinh mà ta vẫn biết sẽ đối mặt với tương lai dù sáng chói nhưng không mấy sáng sủa.

"Hiệu ứng YORP rất dữ dội và diễn ra nhanh chóng, sẽ diễn ra trong suốt một triệu năm. Vành đai tiểu hành tinh của chúng ta sẽ không chỉ bị phá hủy, mà nó sẽ bị hủy diệt một cách chóng vánh và tàn bạo. Yếu tố duy nhất gây ra việc này là ánh sáng từ chính Mặt Trời", nhà nghiên cứu Veras nói.

Không chỉ các mô phỏng trên máy tính mới cho thấy bằng chứng về điều này. Quan sát của Veras về các sao lùn trắng cũng cho thấy điều này.

Hơn một phần tư các ngôi sao lùn trắng có dấu vết về kim loại từ lõi của tiểu hành tinh trong quang phổ của chúng. Những dấu vết của tiểu hành tinh trong quang phổ sao lùn trắng là một điều bí ẩn, và vẫn còn đang được tranh luận. Hiệu ứng YORP có thể sẽ là lý do giải thích cho điều kỳ lạ này. Khi các tiểu hành tinh vỡ vụn dưới sức mạnh phát ra từ ánh sáng của một ngôi sao đang chết, chúng tạo thành một đĩa bụi thiên thạch quay quay quanh, số còn lại sẽ bị hút vào ngôi sao lùn trắng.

Một ngôi sao lùn trắng.

"Những kết quả này giúp xác định vị trí mảnh vụn trong các 'hệ thống sao lùn trắng' và nhánh khổng lồ, từ đó quan sát được cách thức các ngôi sao lùn trắng có được những mảnh vật chất từ ngoài không gian", Veras kết luận.

"Chúng ta cần biết tại sao các mảnh vỡ xuất hiện vào thời điểm ngôi sao trở thành sao lùn trắng để hiểu cách thức các đĩa bụi được hình thành. Vì vậy, hiệu ứng YORP sẽ cung cấp một mô hình quan trọng để xác định nguồn gốc của những mảnh vỡ đó".

Nghiên cứu đã được công bố trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.