Một supernova sáng ít nhất gấp đôi và có thể nặng hơn nhiều so với bất kỳ supernova nào được ghi nhận trước đây đã được phát hiện bởi một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế, dẫn đầu bởi Đại học Birmingham.
Nhóm nghiên cứu bao gồm các chuyên gia từ Harvard, Đại học Northwestern và Đại học Ohio, tin rằng supernova này (có tên là SN2016aps) có thể là một ví dụ về supernova “bất ổn định cặp tạo xung” (một loại supernova trong đó quá trình tạo các cặp electron-positron trong giai đoạn cuối đời của sao nặng làm giảm áp suất bên trong khiến nó co lại, phóng ra một phần khối lượng và sau đó vì mất bớt khối lượng nên ngôi sao sẽ trở thành supernova suy sập lõi thông thường) cực kỳ hiếm, có thể hình thành từ sự hợp nhất của hai sao khổng lồ trước khi chúng phát nổ. Phát hiện của họ được công bố trên tạp chí Nature Astronomy.
Một sự kiện như vậy cho đến nay chỉ tồn tại trên lý thuyết và chưa bao giờ được xác nhận qua các quan sát thiên văn.
Tiến sĩ Matt Nicholl từ Trường Vật lý và Thiên văn học và Viện Thiên văn Sóng hấp dẫn tại Đại học Birmingham là tác giả chính của nghiên cứu. Ông giải thích: “Chúng ta có thể đo năng lượng của supernova bằng hai thang đo - tổng năng lượng của vụ nổ và lượng năng lượng được phát ra dưới dạng ánh sáng quan sát được, hoặc bức xạ”.
“Trong một supernova điển hình, năng lượng bức xạ chiếm chưa đến 1% tổng năng lượng. Nhưng ở supernova SN2016aps, chúng tôi đã tìm thấy bức xạ cao gấp năm lần năng lượng vụ nổ của supernova có kích thước trung bình. Đây là lượng ánh sáng nhiều nhất chúng tôi từng thấy được phát ra bởi một supernova.”
Để phát ra lượng bức xạ như vậy, vụ nổ phải mạnh hơn bình thường rất nhiều. Bằng cách khảo sát quang phổ, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng năng lượng của vụ nổ đến từ sự va chạm giữa supernova với lớp vỏ khí khổng lồ, vỏ khí này là vỏ của ngôi sao bị phồng to trong nhiều năm trước khi nó phát nổ.
“Dù nhiều supernova được phát hiện mỗi đêm, hầu hết chúng đều ở các thiên hà lớn”, Tiến sĩ Peter Blanchard từ Đại học Northwestern và là đồng tác giả của nghiên cứu cho biết. “Supernova này ngay lập tức trở thành đối tượng cho các quan sát kỹ hơn bởi vì nó dường như không thuộc về đâu cả. Chúng ta không thể nhìn thấy thiên hà nơi ngôi sao này được sinh ra cho đến khi ánh sáng của supernova mờ dần.”
Nhóm nghiên cứu đã quan sát vụ nổ trong hai năm, đến khi nó mờ dần và chỉ còn đạt 1% độ sáng cực đại. Sử dụng các phép đo, họ đã tính được khối lượng của supernova này nằm trong khoảng từ 50 đến 100 lần khối lượng Mặt Trời. Thông thường, các supernova thường có khối lượng khoảng 8 đến 15 khối lượng Mặt Trời.
“Các ngôi sao với khối lượng cực lớn trải qua một quá trình dữ dội trước khi chết, rũ bỏ lớp vỏ khí khổng lồ. Điều này có thể được gây ra bởi một quá trình gọi là sự bất ổn định cặp, vốn là một vấn đề được các nhà vật lý quan tâm trong 50 năm qua”, Tiến sĩ Nicholl nói. "Nếu supernova bùng nổ đúng thời điểm, nó có thể bắt kịp lớp vỏ này và vụ va chạm sẽ giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ. Chúng tôi nghĩ rằng supernova này là một trong những ứng cử viên hấp dẫn nhất từng được quan sát có quá trình này, và có lẽ cũng là lớn nhất.”
“SN2016aps cũng đặt ra một câu hỏi khác,” Tiến sĩ Nicholl nói thêm. “Khí mà chúng tôi phát hiện chủ yếu là hydro - nhưng một ngôi sao lớn như vậy thường sẽ mất hết hydro thông qua gió sao từ lâu trước khi nó bắt đầu hấp hối. Một lời giải thích khác cho điều này là hai sao có khối lượng nhỏ hơn một chút, khoảng 60 lần khối lượng Mặt Trời, đã hợp nhất với nhau trước khi phát nổ. Các sao có khối lượng thấp hơn giữ được hydro lâu hơn, trong khi tổng khối lượng của chúng khi kết hợp đủ để kích hoạt sự bất ổn định cặp.”
“Việc phát hiện ra supernova kỳ lạ này không thể đến vào thời điểm tốt hơn”, giáo sư Edo Berger từ Đại học Harvard, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết. “Bây giờ khi chúng ta đã biết có những vụ nổ mạnh mẽ như vậy xảy ra trong tự nhiên, Kính thiên văn Không gian James Webb mới của NASA sẽ có thể tìm thấy những sự kiện tương tự ở xa đến mức chúng ta có thể nhìn về quá khứ đến cái chết của những ngôi sao đầu tiên trong vũ trụ.”
Supernova 2016aps lần đầu tiên được phát hiện từ dữ liệu của Kính thiên văn Khảo sát Toàn cảnh và Hệ thống Phản ứng nhanh (Pan-STARRS), một chương trình khảo sát thiên văn quy mô lớn. Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng dữ liệu từ Kính thiên văn Không gian Hubble, Đài thiên văn Keck và Gemini ở Hawaii và Đài thiên văn MDM và MMT ở Arizona. Các tổ chức hợp tác khác bao gồm Đại học Stockholm, Đại học Copenhagen, Viện Công nghệ California và Viện Khoa học Kính thiên văn Không gian.
Gia Linh
Theo Sciencedaily
