Các nhà thiên văn học đã lần đầu tiên khám phá ra một loại sao neutron đặc biệt ở bên ngoài thiên hà Milky Way nhờ sử dụng dữ liệu từ Đài quan sát Chandra X-ray của NASA và Kính thiên văn rất lớn (VLT) của ESO ở Chile.
Các sao neutron là những lõi cực đặc của những sao nặng sau khi suy sập và trải qua vụ nổ supernova. Loại sao neutron mới được xác định này là rất hiếm, nó có từ trường yếu và không có sao đồng hành.
Sao neutron mới phát hiện nằm bên trong phần còn lại của một supernova có tên là 1E 0102.2-7219 (ngắn gọn hơn là E0102) nằm trong Mây Magellan Nhỏ (SMC), cách Trái Đất của chúng ta khoảng 200.000 năm ánh sáng.
Hình ảnh kết hợp dữ liệu mới về E0102 cho phép các nhà thiên văn học tìm hiểu nhiều chi tiết mới về vật thể này, dù nó đã được phát hiện từ hơn 3 thập kỷ trước. Trong bức hình này, tia X do Chandra chụp được biểu thị bởi màu xanh da trời và màu tím, còn ánh sáng biểu kiến chụp bởi thiết bị MUSE của VLT có màu đỏ sáng. Dữ liệu bổ sung từ kính thiên văn không gian Hubble có màu đỏ thẫm và xanh lá cây.
Những tàn dư supernova giàu oxy như E0102 rất quan trọng trong việc hiểu được cách mà các sao nặng tạo thành các nguyên tố nặng từ các nguyên tố nhẹ hơn trước khi chúng phát nổ. Vài nghìn năm sau vụ nổ ban đầu, tàn dư giàu oxy vẫn còn chứa những tàn tích từ lõi của ngôi sao đã chết.
Tàn tích này (mà bạn có thể thấy dưới dạng những sợi màu xanh lá cây trong bức hình) được quan sát thấy hiện nay đang lao qua không gian với vận tốc hàng triệu km mỗi giờ. Những quan sát E0102 của Chandra cho thấy tàn dư supernova này có phần chính là một cấu trúc lớn dạng vòng, liên kết với sóng nổ phát ra từ supernova.
Dữ liệu mới của MUSE cho thấy thêm một vòng khí nhỏ hơn (màu đỏ sáng) đang mở rộng chậm hơn so với sóng nổ. Ở trung tâm của vòng này là nguồn tia X có dạng một chấm xanh. Sự kết hợp giữa vòng sáng đỏ và chấm xanh này tạo thành hình ảnh như mắt của một con bò. Dữ liệu kết hợp của Chandra và MUSE gợi ý rằng nguồn tia X này là một sao neutron độc lập, tạo thành từ một vụ nổ supernova trước đó khoảng 2.000 năm.
Dấu hiệu của năng lượng tia X của nguồn này rất tương đồng với những sao neutron nằm ở trung tâm của hai tàn dư supernova nổi tiếng khác đã biết là Cassiopeia A (Cas A) và Puppis A. Hai sao neutron đó cũng không có sao đồng hành.
Sự thiếu hụt bằng chứng về phát xạ vô tuyến hoặc tia X chỉ ra rằng các nhà thiên văn học đã phát hiện được bức xạ tia X từ bề mặt nóng của một sao neutron cô lập với từ trước yếu. Chỉ có khoảng 10 thiên thể như vậy đã được phát hiện trong thiên hà Milky Way, nhưng đây là lần đầu tiên nó được phát hiện ở ngoài thiên hà.
Nhưng làm thế nào mà sao neutron này lại tới được vị trí hiện tại của nó, lệch ra khỏi trung tâm của lớp vỏ tia X gây ra do sóng nổ của supernova? Một khả năng là vụ nổ supernova đã xảy ra ở gần vùng giữa của tàn dư, nhưng sao neutron lại bị đẩy ra xa do sự bất đối xứng của vụ nổ. Tuy nhiên, trong kịch bản này, rất khó để giải thích tại sao ngày nay sao neutron này lại được bao quanh bởi vòng khí được quan sát ở bước sóng quang học gần đây.
Một cách giải thích khác là sao neutron đang di chuyện chậm và vị trí hiện tại của nó là ở gần nơi mà supernova đã xảy ra. Trong trường hợp này, vật chất ở vòng quang học đã bị ném ra hoặc là do supernova, hoặc là bởi chính ngôi sao ban đầu từ hàng nghìn năm trước đó. Một thách thức với kịch bản thứ hai là vị trí của vụ nổ phải ở cách xa trung tâm của tàn dư đã được phát hiện ở dải tia X. Điều đó cho thấy có nhiều trường hợp đặc biệt có thể xảy ra với vùng bao quanh E0102: ví dụ, một khoang rỗng quanh sao được tạo thành nhờ gió của sao trước khi phát nổ, và sự thay đổi trong mật độ của khí và bụi liên sao bao quanh tàn dư.
Những quan sát tương lai ở các dải tia X, quang học và vô tuyến sẽ giúp các nhà thiên văn học giải quyết được bài toán mới và thú vị được đặt ra bởi sao neutron đơn độc này.
Bryan
Theo NASA
