KẾT THÚC ĐƯỜNG ĐỜI CỦA MỘT NGÔI SAO
Phần lớn cuộc đời mình ngôi sao nằm trong cái gọi là dải chính của giản đồ màu sắc – độ trưng (giản đồ Hecsprung - Rutxen). Tất cả các giai đoạn còn lại của sự tiến hóa của ngôi sao cho đến khi hình thành các tàn tích đặc nhỏ chiếm không qyá 10% khoảng thời gian này. Chíng vì vậy mà phần lớn các ngôi sao quan sát được trong Thiên Hà của chúng ta là những ngôi sao lùn đỏ (hoặc vàng) khiêm tốn với khối lượng bằng Mặt Trời hoặc nhỏ hơn. Số phận tiếp theo của ngôi sao hoàn toàn được xác định bởi khối lượng của nó.
Vậy tuổi thọ của sao là bao lâu? Nói cách khác nó tồn tại được bao lâu trong dải chính của giản đồ? Trả lời câu hoi đó không khó nếu biết cơ chế giải phóng năng lượng ở sao. Đối với những vì sao thuộc dãy chính thì đó là phản ứng nhiệt hạch biến hydro thành hêli. Như ta đã biết từ vật lý hạt nhân, năng lượng phát ra trong phản ứng như vậy bằng khoảng 0,1% năng lượng nghỉ của vật chất E= mc2. Ở đây m là khối lượng vật chất, c là vận tốc ánh sáng. Quan hệ E = mc2 được Anbe Anhxtanh thiết lập năm 1917.
Như vậy nghĩa là trữ lượng đầy đủ của năng lượng nhiệt hạch trong ngôi sao là 0,001 Mnhân.C2 trong đó MNhân là khối lượng nhân của ngôi sao, nơi xảy ra phản úng nhiệt hạch (chính ở đó có được điều kiện thích họp cho phản ứng). Qua quan sát, những nhà thiên văn biết cả tốc độ mất năng lượng của sao tức là độ trưng của nó (L). Đối với Mặt Trời trị số này bằng 4.l026W.
Do khối lượng nhân của sao tỷ lệ với tổng khối lượng của nó (M), bằng con đường tính toán ta nhận được tỷ số tương quan gần đúng: quãng thời gian để biến hyđrô thành hêli bằng l0 M/L tỷ năm , trong đó khối lượng M và độ trưng L của ngôi sao được thể hiện bằng khối lượng và độ trưng của Mặt Trời (M và L ). Đối với những ngôi sao có khối lượng gần với khối lượng Mặt Trời thì L = M4 (điều này suy ra từ quan sát). Từ đó ta thấy rằng thòi gian sống của chúng là 10/M3 tỷ năm.
Bây giờ đã rõ ràng những ngôi sao có khối lượng lớn hơn khối lượng của Mặt Trời thét sống ít hơn Mặt Trời nhiều, mà tuổi thọ của những ngôi sao nặng nhất “chỉ” có vài triệu năm! Đối với tuyệt đại đa số các ngôi sao tuổi thọ bằng hoặc thậm chí lớn hơn tuổi của Vũ Trụ hiện nay (khoảng 15 tỷ năm).
Bây giờ chúng ta đi vào câu hỏi cơ bản: cuối đời những ngôi sao biến thành cái gì và những tàn tích thể hiện mình ra sao? Những ngôi sao có khối lượng khác nhau rút cuộc đều rơi vào một trong ba trạng thái: sao lùn trắng, sao nơtron hoặc lỗ đen.
