Sau khi 'chết', Mặt Trời có biến thành lỗ đen và 'nuốt chửng' Trái Đất không?

Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, Mặt trời sẽ dần đốt cạn nhiên liệu hạt nhân bên trong lõi, trước khi không còn khả năng chống lại lực hấp dẫn của chính mình.

Các lớp bên ngoài của ngôi sao của chúng ta sẽ phình ra (có thể phá hủy Trái đất trong quá trình này) trong khi phần lõi sụp đổ thành trạng thái cực kỳ dày đặc, để lại tàn dư thường thấy khi một ngôi sao 'chết'. Thông thường, nếu sự sụp đổ về lực hấp dẫn của lõi sao hoàn tất, tàn dư của nó sẽ là sự ra đời của một lỗ đen - một vùng không gian và thời gian có lực hấp dẫn lớn đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi 'nanh vuốt' của nó.

Một câu hỏi được đặt ra: Khi Mặt trời chết đi, nó có khả năng trở thành lỗ đen? Theo các nhà khoa học, câu trả lời ở đây là "Không", khi Mặt trời không có những yếu tố cần thiết để trở thành lỗ đen.

"Điều đó rất đơn giản: Mặt trời không đủ nặng để trở thành lỗ đen", theo Xavier Calmet, chuyên gia về lỗ đen và giáo sư vật lý tại Đại học Sussex ở Anh.

Theo chuyên gia này, có một số điều kiện ảnh hưởng đến việc một ngôi sao có thể trở thành lỗ đen hay không – bao gồm thành phần, chuyển động quay và các quá trình chi phối quá trình tiến hóa của nó. Tuy nhiên, yêu cầu chính ở đây là một ngôi sao phải có khối lượng phù hợp để trở thành lỗ đen.

"Những ngôi sao có khối lượng ban đầu lớn hơn khoảng 20 đến 25 lần khối lượng Mặt trời của chúng ta có khả năng trải qua sự sụp đổ lực hấp dẫn cần thiết để hình thành các lỗ đen", Calmet nói.

Ngưỡng này, được gọi là giới hạn Tolman-Oppenheimer-Volkoff, lần đầu tiên được tính toán bởi J. Robert Oppenheimer và các đồng nghiệp. Hiện tại, các nhà khoa học cho rằng một ngôi sao sắp chết phải để lại một lõi sao có khối lượng gấp khoảng hai đến ba lần khối lượng Mặt trời để tạo ra một lỗ đen. 

Điều này khiến nhiều người đặt ra một câu hỏi: Xét về mặt lý thuyết, nếu Mặt trời có khối lượng gấp đôi hiện tại, nó có khả năng trở thành lỗ đen hay không? Ở đây, câu trả lời tiếp tục là "không'.

Khi một ngôi sao cạn kiệt nhiên liệu hạt nhân ở lõi của nó, quá trình phản ứng tổng hợp hạt nhân của hydro thành heli vẫn đang diễn ra ở các lớp bên ngoài của ngôi sao. Vì vậy, khi phần lõi sụp đổ dưới lực hấp dẫn của chính ngôi sao, các lớp bên ngoài vẫn tiếp tục mở rộng ra khỏi ngôi sao, khiến nó bước vào giai đoạn được gọi là giai đoạn khổng lồ đỏ.

Khi Mặt trời trở thành sao khổng lồ đỏ trong khoảng 6 tỷ năm nữa - một tỷ năm sau khi cạn sạch hydro ở lõi - nó sẽ phình to ra đến mức chạm tới quỹ đạo của Sao Hỏa. Đương nhiên, sự mở rộng này sẽ khiến Mặt trời nuốt chửng các hành tinh bên trong, có thể bao gồm cả Trái đất.

Các lớp bên ngoài của sao khổng lồ đỏ sẽ nguội dần theo thời gian và lan rộng ra tạo thành tinh vân hành tinh xung quanh phần lõi đang cháy âm ỉ của Mặt trời. Những ngôi sao khổng lồ có khả năng tạo ra lỗ đen thường trải qua nhiều giai đoạn co lại và giãn nở như vậy. Bản thân khối lượng của ngôi sao cũng sẽ mất đi đáng kể sau mỗi giai đoạn. Đó là bởi vì ở áp suất và nhiệt độ cao của những vật nặng như vậy, các ngôi sao có thể hợp nhất các nguyên tố nặng hơn. Quá trình đó tiếp diễn cho đến khi phần lõi của ngôi sao chỉ gồm sắt, nguyên tố nặng nhất mà một ngôi sao có thể tạo ra.

Tạo sắt là một bản án tử hình dành cho các ngôi sao. Không giống như khi nó kết hợp các nguyên tố nhẹ hơn, khi một ngôi sao ép hai hạt nhân sắt lại với nhau, nó không giải phóng bất kỳ năng lượng nào; thay vào đó nó lấy năng lượng từ môi trường. Điều này gây ra sự sụp đổ khi chạy trốn trong đó ngôi sao không còn tạo ra đủ áp lực bên ngoài để giữ cho nó không bị nổ dưới lực hấp dẫn của chính nó.

Sau đó, ngôi sao phát nổ thành siêu tân tinh, thậm chí còn mất đi khối lượng nhiều hơn. Theo NASA, các lỗ đen sao điển hình (loại nhỏ nhất mà các nhà thiên văn học đã quan sát được) nặng hơn Mặt trời từ 3 đến 10 lần, nhưng chúng có thể nặng gấp 100 lần Mặt trời.

Khối lượng của lỗ đen tiếp tục trở nên nặng hơn khi ăn khí và bụi gần đó, thậm chí nó có thể 'nuốt chửng' ngôi sao đồng hành nếu nó từng thuộc về một hệ sao đôi.

Tuy nhiên, Mặt trời sẽ không bao giờ đạt tới giai đoạn tổng hợp sắt trong lõi. Thay vào đó, Mặt trời sẽ trở thành một sao lùn trắng, một ngôi sao dày đặc có kích thước bằng Trái đất, theo các chuyên gia.

Vì vậy, Trái đất sẽ không bao giờ biết đến cảm giác hồi hộp và kinh hoàng khi bị một lỗ đen nuốt chửng… trừ khi toàn bộ vũ trụ đã ở bên trong một lỗ đen.

Tham khảo Live Science