Mỗi ngày có hàng trăm ngôi sao mới được sinh ra trong những đám mây khí và bụi khổng lồ. Nhưng liệu số lượng sao mới sinh có vượt quá số lượng sao đang chết đi? Và điều gì xảy ra khi ta mở rộng tầm nhìn từ Ngân hà ra toàn bộ vũ trụ?

Câu trả lời không đơn giản, nhưng lại hé mở những góc nhìn đầy hấp dẫn về sự sống, cái chết và sự tiến hóa của vũ trụ chúng ta đang sống.

Các ngôi sao được sinh ra như thế nào?

Sự hình thành sao bắt đầu khi các đám mây khí và bụi vũ trụ khổng lồ như những khối vật chất lơ lửng trong không gian bắt đầu co lại do lực hấp dẫn. Khi mật độ khối vật chất này đủ lớn, phản ứng nhiệt hạch (nuclear fusion) được kích hoạt trong lõi và một ngôi sao chính thức ra đời.

Tuy nhiên, dù hiểu cơ bản về quá trình này, các nhà thiên văn vẫn còn nhiều điều chưa thể giải thích khiến nó trở thành một lĩnh vực nghiên cứu hấp dẫn trong vật lý thiên văn.

Theo Skyatnight Magazine, chỉ riêng trong Dải Ngân hà, mỗi năm có khoảng 4 lần khối lượng của Mặt trời (tức là lượng khí và bụi tương đương với 4 Mặt trời) đang ngưng tụ lại để hình thành sao mới. Nhưng do hầu hết các ngôi sao đều nhẹ hơn Mặt trời nên các nhà khoa học cho rằng Ngân hà tạo ra khoảng 7 ngôi sao mới mỗi năm.

Tính đến nay, khoảng 90% khí trong Ngân hà đã được chuyển thành các ngôi sao.

Vậy có bao nhiêu ngôi sao đang "chết" mỗi năm?

Dựa trên các mô hình thiên văn hiện tại, các nhà khoa học ước tính rằng trong dải Ngân hà sẽ có khoảng 2 ngôi sao có khối lượng lớn sẽ phát nổ dưới dạng siêu tân tinh mỗi thế kỷ. Đây là những cái chết dữ dội của các sao lớn, để lại sau đó là sao neutron hoặc lỗ đen.

Khoảng 1 ngôi sao có khối lượng nhỏ, tương đương Mặt trời, sẽ bước vào giai đoạn cuối cùng và hình thành tinh vân hành tinh mỗi năm. Đây là quá trình một ngôi sao già dần, thổi bay lớp vỏ khí bên ngoài và để lại lõi sao trắng phía trong, gọi là sao lùn trắng.

Các hiện tượng "chết" của sao, dù là nổ siêu tân tinh hay tạo tinh vân hành tinh, đều là một phần tự nhiên trong chu kỳ sống của các ngôi sao và góp phần tái tạo vật chất cho các thế hệ sao mới trong thiên hà.

Từ những con số này, có vẻ như số sao sinh ra mỗi năm vẫn nhỉnh hơn số sao chết đi, ít nhất là trong thiên hà của chúng ta. Tuy nhiên, các ước tính này vẫn mang tính tương đối cao, do bụi vũ trụ có thể che khuất nhiều khu vực quan sát.

Trong vũ trụ rộng lớn, sao được sinh ra nhanh hơn hay đang dần "tắt"?

Ở cấp độ vũ trụ, tình hình trở nên phức tạp hơn. Các thiên hình elip, một loại thiên hà già, chứa nhiều sao cổ, hầu như không còn hình thành sao mới. Trong khi đó, các thiên hà bùng nổ sao (starburst galaxies) lại có tốc độ hình thành sao cực kỳ cao, cao hơn Ngân hà bình thường từ 100 đến 1.000 lần.

Các thiên hà này trải qua những đợt "sinh nở" dồn dập trong thời gian ngắn, tạo ra một số lượng sao khổng lồ nhưng rồi cũng nhanh chóng cạn kiệt nguồn khí cần thiết.

Do đó, khi nhìn toàn cảnh, chúng ta chưa thể xác định rõ liệu vũ trụ đang sinh ra nhiều sao hơn hay đang dần tàn lụi. Các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để làm rõ câu hỏi mang tính "tổng kết vũ trụ" này.

Hiểu được tốc độ sinh tử của các vì sao giúp chúng ta nhìn sâu vào quá trình tiến hóa của vũ trụ. Nó cho biết thiên hà nào còn "trẻ", thiên hà nào đã "già", và mở ra những hiểu biết sâu sắc về tương lai xa xôi của chính Trái đất, đang quay quanh một ngôi sao cũng có tuổi đời khoảng 4,6 tỉ năm.

Vì sao vũ trụ tối đen như mực dù chứa 200.000 tỉ tỉ ngôi sao?

Rất nhiều nhà thiên văn đang tiếp tục tìm cách lý giải câu hỏi: Tại sao vũ trụ vẫn tối đen mặc dù trong thời gian dài chứa đầy các ngôi sao - đến nỗi câu hỏi này có một cái tên đặc biệt: nghịch lý Olbers.