Các hằng tinh có phải vĩnh viễn tồn tại không?

Các ngôi sao năm này qua năm khác toả sáng, tựa hồ như mãi mãi không thay đổi. Hằng tinh có thật là mãi mãi bất biến không? Không phải như thế! Hằng tinh không những vận động với tốc độ rất nhanh trong vũ trụ mà nó cũng giống như con người phải trải qua các giai đoạn: sinh ra, lớn lên, già yếu và tử vong. Những ngôi sao ta thấy trên trời, có những ngôi sao vừa mới sinh ra, có những ngôi còn trẻ, có những ngôi trung niên, ngược lại cũng có những ngôi đã thoi thóp sắp chết. Chẳng qua hằng tinh từ khi ra đời đến khi mất đi phải qua mấy triệu năm, thậm chí hàng nghìn tỉ năm rất lâu mà thôi. Trong lịch sử văn minh của nhân loại thì cuộc sống con người đối với tuổi thọ của hằng tinh chỉ là một nháy mắt, cho nên ta mới cảm thấy các hằng tinh giống như vĩnh viễn bất biến.

Ban đầu các chất khí giữa các ngôi sao để hình thành hằng tinh là một loại "mây phân tử hydro". Mật độ trong đám mây phân tử hydro không đồng đều, một khi bị bên ngoài tác động thì chỗ mật độ cao do tác dụng của lực hấp dẫn bản thân mà co ngót lại. Sự co ngót diễn ra không ngừng, làm cho mật độ và nhiệt độ trong nội bộ đám mây không ngừng tăng lên, mây phân tử hydro ban đầu từng bước biến thành mây nguyên tử hydro, mây ion, sao hồng ngoại. Đó là lúc một hằng tinh mới ra đời, hằng tinh đó gọi là hằng tinh nguyên thuỷ.

Hằng tinh nguyên thủy dần dần co ngót, khi nhiệt độ bên trong đạt đến 7 triệu °C thì các phản ứng nhiệt hạch hydro biến thành heli bắt đầu bùng nổ, nó kéo dài và liên tục sản sinh ra nguồn năng lượng lớn, khiến cho áp lực bên trong hằng tinh tăng cao đến mực đủ để cân bằng với lực hấp dẫn của hằng tinh, làm cho hằng tinh không co ngót nữa. Lúc hằng tinh vừa hình thành chúng còn bị vùi lấp trong các vật chất của đám mây tàn dư. Ta chỉ có thể dùng kính viễn vọng hồng ngoại hoặc kính viễn vọng vô tuyến mới phát hiện được chúng. Hằng tinh mới ra đời sẽ không ngừng phóng ra ngoài các luồng vật chất, sản sinh ra luồng gió rất mạnh, tốc độ mỗi giây có thể đạt đến mấy trăm hoặc mấy nghìn km. Khi gió đã thổi hết các chất tàn dư chung quanh thì dùng mắt thường ta vẫn có thể thấy được ánh sáng của ngôi sao. Hằng tinh lúc đó đã trở thành "người lớn" rất ít biến đổi, ta gọi nó là sao chính. Giai đoạn sao chính là thời kỳ thịnh vượng, tinh lực dồi dào nhất trong cuộc đời của hằng tinh. Mặt Trời của chúng ta đang ở giai đoạn này.

Thời gian hằng tinh ngừng lại ở giai đoạn sao chính quyết định bởi tốc độ tiêu hao nhiên liệu hạt nhân hydro. Sự tiêu hao của hằng tinh càng nhiều thì giai đoạn này càng ngắn. Mặt Trời thuộc về loại hằng tinh tiêu hao trung bình, giai đoạn này của nó ước khoảng 10 tỉ năm. Ngày nay tuổi Mặt Trời khoảng 5 tỉ năm. Những hằng tinh có khối lượng lớn gấp 10 lần Mặt Trời thì giai đoạn chính chỉ khoảng mấy chục triệu năm. Những hằng tinh có khối lượng chỉ bằng một phần mấy của Mặt Trời thì giai đoạn chính có thể kéo dài trên trăm tỉ năm.

Sau khi nhiên liệu hạt nhân hydro trong tâm của hằng tinh cháy hết thì hằng tinh bắt đầu xuống dốc. Lúc đó bên trong hằng tinh bắt đầu phản ứng nhiệt hạch, heli biến thành cácbon, còn phản ứng nhiệt hạch của hydro chuyển ra lớp vỏ ngoài của hằng tinh, khiến cho nhiệt độ lớp vỏ ngoài dần dần tăng cao, thể tích không ngừng giãn nở, cuối cùng thể tích của hằng tinh sẽ tăng lên gấp nghìn lần sao với ban đầu, trở thành ngôi sao đỏ vô cùng lớn. Ngôi sao đỏ đêm đông "Tham tú thứ 4" mà ta nhìn thấy chính là ngôi sao đỏ nổi tiếng như thế. Mặt Trời sau này khi trở thành sao đỏ còn có thể kéo dài khoảng một tỉ năm.

Sau khi trải qua giai đoạn sao đỏ khổng lồ, hằng tinh sẽ dần dần đi vào tuổi già. Đặc điểm chủ yếu của hằng tinh già là không ổn định, độ lớn và độ sáng của chúng biến đổi luôn. Biến tinh Zao phu nổi tiếng và đa số các biến tinh đều ở giai đoạn này.

Thời kỳ hằng tinh già tương đối ngắn, lúc đó các chất khí heli, CO2, oxy trong nội bộ hằng tinh lần lượt tham gia phản ứng nhiệt hạch, cuối cùng toàn bộ biến thành sắt, năng lượng tiêu thụ hết và khiến cho phản ứng nhiệt hạch ngừng lại.

Một nguồn năng lượng lớn do phản ứng nhiệt hạch ban đầu sinh ra vì bị các hạt nơtron và bức xạ mang đi cho nên áp lực trong nội bộ hằng tinh giảm xuống rất nhanh, sức hút một lần nữa đã chiến thắng áp lực bức xạ, do đó hằng tinh một lần nữa bị co ngót, thậm chí đổ sập rất nhanh, hằng tinh đi vào giai đoạn hấp hối. Những hằng tinh tương tự với Mặt Trời qua một thời kỳ co ngót lặng lẽ lâu dài sẽ biến thành sao bạch oải (sao lùn trắng). Ngôi sao rất sáng cùng với sao Thiên lang mà ta nhìn thấy chính là ngôi sao bạch oải điển hình. Những hằng tinh có khối lượng to sẽ dẫn đến sự suy sập mạnh mẽ và dẫn đến sự bùng nổ siêu sao mới, sau khi bắn ra một lượng lớn vật chất thì trong tâm của nó sẽ trở thành những nơtron hoặc lỗ đen.

Hằng tinh đã kết thúc cuộc đời tráng lệ của mình như thế đấy.