Không phải mọi ngôi sao đều tồn tại riêng lẻ như Mặt Trời. Trên thực tế, phần lớn các ngôi sao trong Dải Ngân Hà thuộc về những hệ sao đôi hoặc sao đa. Trong các hệ này, hai ngôi sao quay quanh một tâm khối chung, nhưng nếu khoảng cách giữa chúng đủ gần, lực hấp dẫn có thể tạo nên một hiện tượng ngoạn mục: một ngôi sao bắt đầu hút vật chất từ ngôi sao còn lại.
Ảnh: espacotempo.com
Hiện tượng này thường xảy ra khi một ngôi sao già đi và phình to thành sao khổng lồ đỏ. Lớp khí ở bề mặt của nó có thể vượt qua ranh giới hấp dẫn gọi là thùy Roche (Roche lobe), khiến vật chất chảy sang ngôi sao đồng hành qua một "dòng khí" liên tục. Đây được gọi là Roche lobe overflow, một trong những cơ chế truyền vật chất phổ biến nhất trong thiên văn học.
Ảnh: slideserve
Nếu ngôi sao nhận vật chất là một sao lùn trắng, khí hydro bị hút về sẽ không rơi thẳng xuống bề mặt mà quay tít, tạo thành một đĩa bồi tụ (accretion disk). Ma sát trong đĩa khiến nhiệt độ tăng lên hàng chục nghìn, thậm chí hàng triệu độ C, làm hệ sao phát sáng mạnh ở vùng tử ngoại và tia X. Khi lượng hydro tích tụ đủ lớn trên bề mặt sao lùn trắng, phản ứng nhiệt hạch có thể bùng phát dữ dội, tạo nên một vụ nổ tân tinh (nova) sáng rực trong thời gian ngắn trước khi ngôi sao trở lại trạng thái bình thường.
Nếu vật thể hút vật chất là sao neutron hoặc hố đen, mọi chuyện còn dữ dội hơn. Vật chất trong đĩa bồi tụ bị nung nóng đến nhiệt độ cực cao trước khi biến mất qua chân trời sự kiện hoặc rơi xuống bề mặt sao neutron. Chính quá trình này tạo ra những nguồn phát tia X mạnh nhất trong thiên hà. Điều thú vị là các nhà thiên văn thường không quan sát thấy hố đen trực tiếp mà phát hiện chúng thông qua luồng tia X và chuyển động bất thường của ngôi sao đồng hành đang bị "rút cạn" vật chất.
Ảnh: phys
Hiện tượng hút vật chất còn có thể làm thay đổi hoàn toàn số phận của cả hai ngôi sao. Ngôi sao mất vật chất sẽ nhẹ đi và tiến hóa theo hướng khác dự đoán ban đầu, trong khi ngôi sao nhận vật chất có thể trở nên nóng hơn, sáng hơn hoặc quay nhanh hơn nhiều lần. Trong một số trường hợp, sao lùn trắng tích lũy đủ khối lượng để vượt qua giới hạn Chandrasekhar khoảng 1,4 lần khối lượng Mặt Trời, dẫn đến vụ nổ siêu tân tinh loại Ia – một trong những "ngọn nến chuẩn" quan trọng giúp các nhà thiên văn đo khoảng cách trong vũ trụ.
Ngày nay, các kính thiên văn không gian như Hubble, Chandra hay James Webb đã ghi nhận hàng nghìn hệ sao đôi đang trao đổi vật chất. Mỗi hệ là một phòng thí nghiệm tự nhiên, giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về sự tiến hóa của sao, nguồn gốc các vụ nổ siêu tân tinh và cả sự hình thành của những hố đen trong vũ trụ.