Eta Carinae, hệ sao sáng và nặng nhất cách chúng ta 10.000 năm ánh sáng, được biết tới nhờ sự phun trào dữ dội được quan sát thấy từ giữa thế kỉ 19 khi nó ném một lượng vật chất ít nhất bằng 10 lần khối lượng Mặt Trời vào không gian. Lớp khí và bụi đang mở rộng và tiếp tục bao quanh Eta Carinae này khiến nó trở thành thiên thể độc nhất từng được biết tới trong thiên hà chúng ta. Giờ đây, một nghiên cứu sử dụng dữ liệu lưu trữ của hai kính thiên văn không gian là Spitzer và Hubble của NASA đã phát hiện thêm năm đối tượng tương tự trong các thiên hà khác.
"Những sao nặng nhất luôn rất hiếm, nhưng chúng có tác động lớn tới sự tiến triển lý hóa của thiên hà chứa chúng," Rubab Khan ở Trung tâm hàng không không gian Goddard của NASA đặt tại Greenbelt, Maryland cho biết. Những sao này sản xuất và ném ra không gian một lượng lớn những nguyên tố hóa học cần cho sự sống và cuối cùng phát nổ dưới dạng supernova.
Nằm cách chúng ta khoảng 7.500 năm ánh sáng ở phía Nam của chòm sao Carina, Eta Carinae sáng hơn Mặt Trời của chúng ta 5 tỷ lần. Nó là một hệ gồm 2 sao chuyển động quanh nhau trên quĩ đạo có chu kì 5,5 năm. Các nhà thiên văn học ước tính rằng sao nặng hơn trong cặp này có khối lượng gấp 90 lần Mặt Trời trong khi sao đồng hành nhỏ hơn có khối lượng bằng 30 lần khối lượng Mặt Trời.
Là một trong những "phòng thí nghiệm" gần nhất để nghiên cứu các sao khối lượng lớn, Eta Carinae là một thước đo độc nhất và quan trong trong thiên văn học khi mà nó đã bắt đầu phun trào từ những năm 1840. Để hiểu lí do của vụ phun trào và tác động của nó với quá trình tiến hóa của các sao nặng, các nhà thiên văn học cần có thêm những mẫu khác nữa. Tìm thấy những sao hiếm như vậy trong một khoảng thời gian ngắn ngủi sau những bùng phát như thế là việc khó như tìm một cây kim giữa đống cỏ ("needle-in-a-haystack" - chỉ sự khó khăn đến gần như không tưởng), và không có bất cứ trường hợp nào như Eta Carinae được tìm thấy cho tới trước nghiên cứu của Khan.
"Chúng tôi biết có những sao khác ở ngoài đó," Krzysztof Stanek ở Đại học bang Ohio nói. "Vấn đề thực sự là xác định xem cần tìm cái gì và phải thực hiện nó liên tục."
Làm việc cùng Scott Adams và Christopher Kochanek ở Ohio và George Sonnebon ở Goddard, Khan đã phát triển một dấu hiệu quang học và hồng ngoại mới để xác định các "song sinh" của Eta Carinae (gọi tắt là song sinh Eta).
Bụi tạo thành từ khí phun ra từ một sao nặng. Bụi này làm mờ ánh sáng biểu kiến và tử ngoại phát ra từ ngôi sao, nhưng nó hấp thụ và tái bức xạ năng lượng này dưới dạng nhiệt thuộc dải sóng giữa hồng ngoại. "Với Spitzer, chúng tôi thấy sự tăng ổn định của độ sáng bắt đầu từ bước sóng 3 micron (micromet) và đạt đỉnh trong khoảng 8 đến 24 micron," Khan cho biết. "Qua so sánh mức độ phát xạ này với sự mờ nhạt chúng tôi thấy trong các bức ảnh chụp ở dải sóng biểu kiến của Hubble, chúng tôi có thể xác định xem có bao nhiêu bụi ở đó rồi so sánh số lượng đó với lượng bụi được thấy ở Eta Carinae."
Một khảo sát ban đầu thực hiên trên 7 thiên hà kéo dài từ 2012 đến 2014 không hề cho thấy bất cứ song sinh Eta nào, càng cho thấy rõ sự hiếm hoi của chúng. Tuy nhiên nó đã xác định một nhóm sao ít sáng và ít nặng hơn.
Trong khảo sát tiếp theo năm 2015, nhóm nghiên cứu đã tìm ra hai ứng viên song sinh Eta trong thiên hà M83, cách chúng ta 15 triệu năm ánh sáng, và ba đối tượng nữa nằm lần lượt trong NGC 6946, M101 và M51, nằm cách chúng ta từ 18 đến 26 triệu năm ánh sáng. Năm thiên thể này phát ra ánh sáng biểu kiến và hồng ngoại với đặc điểm giống như Eta Carinae, chỉ ra rằng mỗi trường hợp đều có một sao nặng chứa lượng bụi và khí từ 5 đến 10 lần khối lượng Mặt Trời. Các nghiên cứu xa hơn sẽ cho sẽ cho phép các nhà thiên văn xác định chính xác hơn đặc điểm vật lý của chúng.
Kính thiên văn không gian James Webb (JWST) của NASA được lên kế hoạch phóng vào năm 2018 sẽ mang theo một thiết bị lý tưởng để nghiên cứu các sao như vậy. Đó là thiết bị thăm dò dải giữa hồng ngoại (MIRI) có độ phân giải góc lớn gấp 10 lần so với các thiết bị của Spitzer và nó là nhạy nhất ở bước sóng chủ yếu mà Eta Carinae phát ra.
"Kết hợp với kính lớn hơn của JWST, MIRI sẽ cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu tốt hơn về những hệ sao hiếm này và tìm ra những nguồn bổ sung về giai đoạn hấp dẫn này trong quá trình tiến hóa của sao," Sonneborn ở trung tâm điều khiển JWST cho biết. Nó sẽ dùng các quan sát của JWST để xác nhận chính xác các saong sinh Eta.
Bryan
Theo Astronomy
