NẾU BETELGEUSE NUỐT CHỬNG BẠN ĐỒNG HÀNH, BẦU TRỜI SẼ LÓE SÁNG

Betelgeuse, sao siêu khổng lồ đỏ đánh dấu vai chòm Lạp Hộ, là một trong những ngôi sao được nghiên cứu nhiều nhất trên bầu trời, với bán kính gần bằng 800 lần bán kính Mặt Trời. Suốt nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn tranh luận liệu nó có giấu một bạn đồng hành hay không: tốc độ của nó dọc theo hướng nhìn của chúng ta dao động một cách kỳ lạ, độ sáng của nó có một chu kỳ phụ dài, và nó tự quay nhanh đến bất ngờ.

Các phân tích gần đây giải thích cả ba điều đó bằng một ngôi sao đồng hành khối lượng thấp quay quanh bên trong lớp khí quyển ngoài trải rộng của Betelgeuse, khoảng sáu năm một vòng, ở cách xa chừng 8,6 lần khoảng cách Trái Đất – Mặt Trời. Giờ đây nó đã có tên: α Orionis B, hay Siwarha, nghĩa là “chiếc vòng tay của nàng” trong tiếng Ả Rập. Hai kính thiên văn có lẽ đã thoáng thấy nó trực tiếp, dù các lần phát hiện vẫn còn chưa chắc chắn và các ước tính khối lượng phụ thuộc vào mô hình.

Một bạn đồng hành trên đường xoắn ốc tử thần chậm rãi

Quỹ đạo đó không ổn định. Thủy triều trong lớp vỏ ngoài khổng lồ, cuộn xoáy của Betelgeuse trao đổi chuyển động tự quay với chuyển động quỹ đạo và khiến quỹ đạo co lại. Trong khi đó, ngôi sao khổng lồ tiếp tục phình ra. Cuối cùng, bề mặt của nó chạm tới bạn đồng hành, và ngôi sao nhỏ hơn bị nhấn chìm. Các nhà thiên văn gọi giai đoạn tiếp theo là vỏ chung (common envelope): hai ngôi sao cùng chia sẻ một khối khí.

Những cuộc nuốt chửng như vậy tạo ra một loại bùng nổ đã biết, tân tinh đỏ sáng (luminous red nova). Thiên Hà của chúng ta sinh ra khoảng một vụ mỗi thập kỷ, nhưng phần lớn xảy ra ở rất xa và chỉ được phát hiện sau khi đã bùng phát. Betelgeuse sẽ là một trường hợp hiếm có: một ngôi sao gần, được đo đạc kỹ lưỡng, được bắt gặp trước sự kiện.

Naunet Leonhardes-Barboza và các đồng nghiệp tại Đại học California, Santa Cruz, Trung tâm Vật lý thiên văn tính toán của Viện Flatiron ở New York và Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian đã cho Betelgeuse tiến hóa cùng các bạn đồng hành có khối lượng 0,7, 1,0 và 2,0 lần khối lượng Mặt Trời — để bao quát khối lượng chưa chắc chắn của bạn đồng hành thật — cho đến thời điểm bị nhấn chìm. Tùy theo khối lượng, thời điểm đó đến sau 7.262, 5.702 hoặc 4.293 năm trong các mô hình của họ. Các tác giả chỉ coi những mốc thời gian này là bậc độ lớn: cách thủy triều tác động trong một lớp vỏ hỗn loạn còn bất định đến mười lần hoặc hơn.

Bị xé toạc gần lõi

Một khi đã bị nuốt, bạn đồng hành xoắn ốc vào trong ngày càng nhanh, trút năng lượng quỹ đạo vào khối khí, cho đến khi lực hấp dẫn của ngôi sao khổng lồ xé toạc nó ở cách tâm vài bán kính Mặt Trời. Trong hai trường hợp nhẹ hơn, bạn đồng hành vẫn còn là một ngôi sao trẻ, chưa bước vào giai đoạn chính, ổn định của mình, với một lớp vỏ phồng, mật độ thấp; ngôi sao 2 lần khối lượng Mặt Trời thì đặc hơn.

Nhóm nghiên cứu đưa năng lượng này vào các mô phỏng một chiều về khí và bức xạ, vốn coi ngôi sao là tròn hoàn hảo và chỉ theo dõi những gì thay đổi theo khoảng cách tới tâm. Tổng cộng, 6,3 đến 13,9 × 10⁴⁸ erg (erg là một đơn vị năng lượng rất nhỏ) được giải phóng ở sâu bên trong, dưới đáy lớp vỏ hydro cuộn xoáy của ngôi sao, nơi khí nóng trồi lên rồi chìm xuống như nước đang sôi — quá sâu để ánh sáng có thể thoát ra ngay. Thay vào đó, năng lượng phát động một sóng áp suất, sóng này dốc dần thành một sóng xung kích và lan ra ngoài, từ cách tâm vài bán kính Mặt Trời tới bề mặt, ở khoảng 820 bán kính Mặt Trời tính từ tâm. Trong mô hình 1,0 lần khối lượng Mặt Trời, nó mất khoảng 28 ngày để tới bề mặt.

Sáng hơn Sao Kim, xanh hơn Sao Thiên Lang

Khi sóng xung kích bùng ra, Betelgeuse lóe sáng. Cực đại đạt 2,4 đến 6,2 × 10⁴¹ erg mỗi giây — cỡ một trăm triệu lần công suất của Mặt Trời (hình 4 vẽ nó gần 10⁸ lần độ sáng Mặt Trời), gấp khoảng 600 đến 1.600 lần độ sáng hiện nay của chính Betelgeuse. Pha sáng rất ngắn: 1,5 đến 2 ngày, tính giữa các thời điểm nó sáng bằng một nửa mức cực đại.

Chớp sáng dự đoán với các bạn đồng hành 0,7, 1,0 và 2,0 lần khối lượng Mặt Trời, căn giữa theo cực đại. Các đường liền tính cả khối lượng và năng lượng của bạn đồng hành bị xé toạc; các đường nét đứt chỉ tính năng lượng của quá trình xoắn ốc vào trong. — Figure 4, Leonhardes-Barboza et al. (2026), arXiv:2610.31755.

Nhìn từ Trái Đất, theo các tác giả, vụ bùng nổ sẽ sáng gấp nhiều lần Sao Kim, nhưng vẫn mờ hơn trăng tròn, và sẽ vượt xa Sao Thiên Lang (Sirius), ngôi sao sáng nhất trên bầu trời đêm ngày nay. Màu sắc của nó sẽ thay đổi mạnh mẽ: đỏ khi sóng xung kích còn bị chôn vùi, rồi đột ngột xanh hơn Sao Thiên Lang khi khí nóng chạm tới bề mặt, rồi lại đỏ dần khi khối khí bị phóng ra giãn nở và nguội đi.

Bên trái: các mô hình Betelgeuse (những ngôi sao màu) nằm trong số những đỉnh sớm sáng nhất và ngắn nhất của các tân tinh đỏ quan sát được. Bên phải: quỹ đạo dự đoán của mô hình 1,0 lần khối lượng Mặt Trời trên bầu trời đêm, so với Mặt Trăng, Sao Kim, Sao Mộc và các ngôi sao sáng; thang màu đếm số ngày kể từ cực đại. — Figure 5, Leonhardes-Barboza et al. (2026), arXiv:2610.31755.

Một chớp sáng ghi nhớ nạn nhân của nó

Bạn đồng hành càng nặng, chớp sáng càng mạnh: độ sáng cực đại tăng xấp xỉ theo khối lượng bạn đồng hành lũy thừa 0,93, chênh nhau khoảng 2,5 lần giữa mô hình nhẹ nhất và nặng nhất. Thời gian kéo dài hầu như không nhúc nhích, chỉ thay đổi khoảng 35%. Vì vậy, chớp sáng xanh ban đầu mang một ký ức đo được về ngôi sao đã bị nuốt.

Việc bạn đồng hành bị xé nát cũng quan trọng. Nó bổ sung năng lượng, nhưng cũng bổ sung khối lượng vào khối khí bị đẩy ra, nên mỗi gam nhận ít năng lượng hơn: trong các mô phỏng, tính đến nó làm cực đại thấp hơn một chút so với khi chỉ tính năng lượng của quá trình xoắn ốc vào trong.

Lượng khí bằng sáu đến mười một Mặt Trời

Cuộc sáp nhập cũng thổi bay 6,15 đến 11,19 lần khối lượng Mặt Trời khí giàu hydro với tốc độ khoảng 200 kilômét mỗi giây — một phần lớn lớp vỏ của Betelgeuse. Một công thức cân bằng năng lượng kinh điển nói rằng bạn đồng hành nhẹ nhất sẽ không đẩy ra được gì; vậy mà mô phỏng vẫn ném ra hơn sáu lần khối lượng Mặt Trời, vì các sóng xung kích đẩy các lớp ngoài theo những cách mà một phép cân bằng như vậy bỏ sót.

Betelgeuse được dự đoán sẽ kết thúc bằng một vụ nổ siêu tân tinh, có lẽ trong vòng 100.000 năm tới. Nếu cuộc sáp nhập đến trước, vụ nổ đó sẽ xảy ra bên trong khối khí mà cuộc sáp nhập để lại.

Một vết sẹo cũ hơn, bụi và khí lệch một bên

Không phải ai cũng đọc quá khứ của Betelgeuse theo cùng một cách. Một số nhà nghiên cứu coi tốc độ tự quay nhanh và thành phần bề mặt bất thường của nó là dấu vết của một cuộc sáp nhập trước đó, chứ không phải dấu hiệu của một bạn đồng hành. Nếu cả hai cách đọc đều đúng, Betelgeuse sẽ cần một lịch sử phức tạp hơn, có thể trong một hệ gồm nhiều ngôi sao; các tác giả chỉ xét cặp Betelgeuse–Siwarha.

Mô hình cũng là một chiều, trong khi một cuộc sáp nhập thật thì lệch một bên và hỗn loạn, và nó bỏ qua lượng khí và bụi mà Betelgeuse đã phóng ra. Va chạm với lượng vật chất đó sẽ làm chớp sáng kéo dài ra và hạ thấp cực đại, vì vậy độ sáng dự đoán là một giới hạn trên gần đúng và các thời gian kéo dài là giới hạn dưới. Bụi dày có thể làm vụ bùng nổ đỏ hơn và mờ hơn trong ánh sáng khả kiến, thay vào đó phát sáng trong vùng hồng ngoại. Tuy nhiên, theo một ước tính trước đây mà các tác giả trích dẫn, bụi sẽ chỉ làm chớp sáng hơi đỏ đi một chút, chứ không che khuất nó.