Hệ sao ZTF J0440+2325: Vì sao một ngôi sao có thể gặm nhấm bạn đồng hành suốt hàng tỷ năm?

Kịch bản quen thuộc về số phận của các vật thể đồng hành quanh sao chủ thường chia thành hai cực: hoặc duy trì quỹ đạo bình yên suốt chiều dài lịch sử, hoặc bị kéo tụt rồi nuốt chửng hoàn toàn trong một vụ thảm họa thảm khốc. Thế nhưng, đằng sau bức tranh hai màu đen trắng đó là một khả năng thứ ba ít ai ngờ tới: ngôi sao không vội vã nuốt chửng mà kiên nhẫn gặm nhấm đồng hành của mình từng chút một. Tháng 10 năm 2026, các nhà thiên văn học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cùng các cộng sự quốc tế công bố nghiên cứu trên tạp chí Nature Astronomy về hệ sao ZTF J0440+2325, nằm cách Trái Đất khoảng 300 năm ánh sáng. Đây là bằng chứng đầu tiên về một ngôi sao khối lượng thấp đang đều đặn hút vật chất từ một sao lùn nâu kế bên, tạo nên một quá trình tiêu thụ vật chất êm đềm có thể kéo dài suốt hàng trăm nghìn cho đến hàng tỷ năm. [1]

Tín hiệu hình tam giác phá vỡ mọi quy luật quen thuộc

Mọi chuyện bắt đầu từ những dữ liệu thu thập bởi Zwicky Transient Facility (ZTF), chương trình khảo sát thiên văn sử dụng kính thiên văn tại Đài quan sát Palomar ở California. ZTF liên tục chụp ảnh các khu vực rộng lớn của bầu trời đêm nhằm phát hiện sự thay đổi độ sáng đột ngột của các vật thể, vốn là dấu hiệu của siêu tân tinh, bùng nổ tia gamma hay các vụ va chạm sao neutron. Khi xem xét các quan sát từ ZTF, nhà vật lý Kevin Burdge tại MIT đã phát hiện một biểu đồ độ sáng vô cùng bất thường. Thay vì tăng giảm mềm mại hình chuông như các vụ nổ sao quen thuộc, đồ thị độ sáng của hệ vật thể này lại tái lặp liên tục theo dạng hình tam giác sắc nhọn. [1]

Trong quan sát thiên văn, các ngôi sao thông thường không tự nhiên tạo ra đường cong ánh sáng dạng tam giác như vậy. Ban đầu, các nhà nghiên cứu nghi ngờ đây có thể là một hệ sao đôi góa phụ đen (black widow binary). Trong các hệ góa phụ đen, một sao neutron cực kỳ đặc và quay nhanh sẽ dùng lực hấp dẫn mạnh mẽ để xé rách và tàn phá vật thể đồng hành nhỏ hơn. Tuy nhiên, các phân tích chi tiết nhanh chóng cho thấy dấu hiệu của hệ góa phụ đen hoàn toàn không xuất hiện ở đây. [1]

Bật mở bí ẩn nhờ chuyển động lắc không như dự đoán

Ở các hệ góa phụ đen điển hình, sự chênh lệch khối lượng khổng lồ giữa sao neutron và vật thể đồng hành tạo ra chuyển động quỹ đạo rất mãnh liệt. Vật thể nhỏ sẽ bị kéo văng qua lại với tốc độ cao xung quanh sao neutron nặng nề, làm biến đổi rõ rệt tín hiệu ánh sáng truyền tới Trái Đất. Thế nhưng, tín hiệu tam giác từ hệ ZTF J0440+2325 lại thiếu đi chuyển động đảo qua đảo lại mãnh liệt đó. Sự bất thường này khiến nhóm nghiên cứu đặt ra giả thuyết: tổng khối lượng của cả hai vật thể trong hệ này nhỏ hơn nhiều so với dự đoán ban đầu. [1]

Để kiểm chứng giả thuyết, Kevin Burdge cùng nghiên cứu sinh Aaron Householder tại MIT đã sử dụng nhiều kính thiên văn khác nhau để đo đạc độ lắc dọc theo quỹ đạo của hệ sao. Kết quả đo đạc xác nhận biên độ lắc của hệ cực kỳ nhỏ, khẳng định đây không phải là một hệ chứa sao neutron. Thay vào đó, đây là một ngôi sao có khối lượng thấp đang vận động sóng đôi cùng một vật thể lùn nâu trong một vũ điệu êm đềm hơn rất nhiều. [1]

Vũ điệu siêu hẹp giữa sao lùn đỏ và sao lùn nâu

Các số liệu chi tiết chỉ ra rằng ngôi sao trung tâm của hệ có khối lượng chỉ bằng khoảng 85 lần khối lượng Sao Mộc. Trong khi đó, vật thể đồng hành là một sao lùn nâu có khối lượng khoảng 25 lần khối lượng Sao Mộc. Sao lùn nâu là loại vật thể đặc biệt trong vũ trụ: chúng lớn hơn nhiều so với các hành tinh khí khổng lồ nhưng lại không đủ khối lượng để kích hoạt phản ứng hạt nhân tổng hợp hydro - nguồn năng lượng giúp các ngôi sao thông thường phát sáng. [1]

Khoảng cách giữa hai vật thể này nhỏ đến mức sao lùn nâu chỉ mất đúng 87 phút để hoàn tất một vòng quay quanh sao chủ. Toàn bộ quỹ đạo di chuyển của sao lùn nâu hẹp tới mức có thể nằm gọn hoàn toàn bên trong đường kính của Mặt Trời. Chính sự cận kề nghẹt thở này khiến lực hấp dẫn của sao chủ liên tục rút lấy lớp khí ngoài cùng từ người đồng hành lùn nâu. [1]

Màn gặm nhấm trực tiếp trên bề mặt kéo dài hàng tỷ năm

Hiện tượng một vật thể thiên văn hút khí từ vật thể khác được gọi là quá trình bồi tụ vật chất (accretion). Thông thường, khi vật chất rơi vào hố đen hay sao neutron, chúng sẽ xoáy thành một đĩa bồi tụ quanh vật thể cực đặc đó trước khi rơi vào trong. Nhưng ở hệ ZTF J0440+2325, ngôi sao tiếp nhận vật chất lại là một sao lùn khối lượng thấp có kích thước bề mặt thực tế tương đối lớn. Kết quả là dòng vật chất rút ra từ sao lùn nâu không tạo đĩa xoáy lâu mà lao thẳng xuống bề mặt sao chủ với tốc độ cực cao, tương tự như các mảnh thiên thạch lao xuống bề mặt Mặt Trăng. [1]

Tính toán của nhóm nghiên cứu cho thấy ngôi sao chủ đang tiêu thụ khoảng 1/100.000 khối lượng Trái Đất mỗi năm từ người đồng hành. Dù lượng vật chất này rất lớn, khối lượng tổng thể của sao lùn nâu vẫn quá đồ sộ khiến tốc độ hao hụt này trở nên vô cùng nhỏ bé. Nhờ đó, quá trình bồi tụ diễn ra chậm rãi và có thể kéo dài suốt hàng tỷ năm. Cú va chạm vật chất tốc độ cao tạo nên một vùng điểm nóng rực rỡ bền vững trên bề mặt sao chủ. Khi hai vật thể xoay quanh nhau mỗi 87 phút, điểm nóng này luân phiên ẩn hiện trước mắt người quan sát trên Trái Đất, giải thích cho đường cong ánh sáng hình tam giác đầy bí ẩn. [1]

Góc nhìn mới về số phận và sự tiến hóa của các hệ sao

Trước đây, giới thiên văn chủ yếu ghi nhận hai trạng thái tương tác chính giữa sao chủ và các thể cầu cận kề: hoặc duy trì quỹ đạo ổn định lâu dài như hệ Mặt Trời, hoặc nhanh chóng kéo sụp và nuốt chửng vật thể đồng hành. Sự tồn tại của ZTF J0440+2325 chứng minh rằng vũ trụ còn tồn tại một kịch bản trung gian đầy bất ngờ. Ngôi sao chủ có thể duy trì một dòng vật chất bồi tụ ổn định từ sao lùn nâu cận kề mà không hề phá hủy người đồng hành của mình ngay lập tức. [1]

Phát hiện này không chỉ lý giải thành công một tín hiệu thiên văn từng gây trăn sở suốt nhiều năm, mà còn mở ra hướng tìm kiếm mới cho các nhà nghiên cứu. Việc phát hiện thêm những hệ sao tương tự sẽ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về tần suất xuất hiện của cơ chế bồi tụ chậm, thời gian tồn tại thực tế của chúng, cũng như kết cục dài hạn của các hành tinh hay sao lùn nâu khi di chuyển quá gần sao chủ trong vũ trụ. [1]