Các nhà thiên văn vừa mới tìm thấy bằng chứng ấn tượng về một lỗ đen hay một sao neutron đã di chuyển xoắn vào trong lõi của một sao đồng hành và khiến sao này phát nổ dưới dạng supernova. Các nhà thiên văn đã thu được dữ liệu từ khảo sát bầu trời VLASS – một dự án thực hiện trong nhiều năm sử dụng đài quan sát Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) của Quỹ Khoa học Quốc gia (Mỹ).
Dillon Dong – một nghiên cứu sinh tại Caltech đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu được công bố trên Science – cho biết: “Các nhà lý thuyết đã dự đoán rằng điều này có thể xảy ra, nhưng thực sự đây là lần đầu tiên chúng tôi chứng kiến một sự kiện như vậy.”
Các nhà khoa học đã phát hiện manh mối đầu tiên khi nghiên cứu hình ảnh được chụp từ VLASS – việc quan sát này đã được bắt đầu vào năm 2017 và họ đã tìm thấy một vật thể phát ra sóng vô tuyến rất sáng nhưng chưa từng xuất hiện trong VLASS trước đó, được gọi là FIRST (một khảo sát được thực hiện ở bước sóng 20 cm). Các nhà khoa học đã thực hiện các quan sát tiếp theo về vật thể có ký hiệu VT 1210 + 4956 này bằng việc sử dụng VLA và kính thiên văn Keck tại Hawaii. Họ đã xác định được bức xạ vô tuyến sáng này phát ra từ vùng phía ngoài của một thiên hà lùn đang hình thành sao cách Trái Đất khoảng 480 triệu năm ánh sáng. Sau đó, họ thấy rằng một thiết bị trên trạm ISS đã phát hiện một chùm tia X phát ra từ vật thể này vào năm 2014.
Dữ liệu từ tất cả những quan sát này đã cho phép các nhà thiên văn ghép lại lịch sử thú vị của vũ điệu tử thần dài hàng thế kỷ giữa hai sao nặng. Giống như hầu hết các sao có khối lượng lớn hơn Mặt Trời nhiều lần, hai sao này là một cặp sao kép, chuyển động quanh nhau ở khoảng cách gần. Một trong số chúng có khối lượng lớn hơn sao còn lại đồng thời cũng trải qua vòng đời bình thường bằng năng lượng tổng hợp hạt nhân nhưng nhanh hơn và cuối đời phát nổ trong một vụ nổ supernova, để lại sau đó là một lỗ đen hoặc một sao neutron siêu đặc.
Lỗ đen hoặc sao neutron dần càng di chuyển gần lại sao đồng hành và khoảng 300 năm trước, nó đã đi vào khí quyển của người bạn này bắt đầu vũ điệu tử thần. Tại thời điểm này, sự tương tác giữa chúng đã hút khí từ sao đồng hành vào không gian. Khí phun ra, xoắn ra bên ngoài, tạo thành một vòng mở rộng hình xuyến quanh cặp sao này.
Cuối cùng, lỗ đen hoặc sao neutron tiến vào phía trong lõi của sao đồng hành, làm gián đoạn phản ứng tổng hợp hạt nhân tạo ra năng lượng giữ cho lõi không bị sụp đổ khỏi lực hấp dẫn của chính nó. Khi lõi sụp đổ, nó nhanh chóng hình thành một đĩa vật chất quay quanh kẻ xâm nhập này và đẩy một luồng vật chất ra ngoài từ đĩa với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng, khoét một đường xuyên qua ngôi sao.
Dong cho biết: “Dòng phun ra đó là thứ đã phát ra tia X mà thiết bị MAXI trên trạm ISS đã phát hiện và điều này xác nhận ngày xảy ra sự kiện này vào năm 2014.”
Sự sụp đổ của lõi khiến ngôi sao phát nổ dưới dạng supernova, sau vụ nổ trước đó của người anh em của nó.
Dong cho biết: “Sao đồng hành cuối cùng cũng sẽ phát nổ, nhưng sự hợp nhất này đã đẩy nhanh quá trình này.”
Vật chất giải phóng ra từ vụ nổ supernova vào năm 2014 di chuyển với vận tốc nhanh hơn nhiều so với vật chất được ném ra trước đó từ sao đồng hành. Vào thời điểm VLASS quan sát vật thể này thì vụ nổ đang va chạm với dòng vật chất đó, gây ra những cú chấn động mạnh làm sinh ra bức xạ vô tuyến sáng được quan sát bởi VLA.
Gregg Hallinan ở Caltech cho biết: “Tất cả các mảnh ghép này khớp với nhau tạo nên câu chuyện tuyệt vời này. Tàn dư của một ngôi sao đã phát nổ cách đây rất lâu lao vào sao đồng hành của nó, khiến người bạn này cũng nổ tung.”
Theo Hallinan, vai trò mấu chố trong phát hiện này thuộc về VLASS, khảo sát này chụp ảnh toàn bộ bầu trời có thể nhìn thấy ở vĩ độ của VLA – khoảng 80% bầu trời – ba lần trong bảy năm. Một trong những mục đích của việc thực hiện VLASS theo cách đó là nhằm tìm ra các vật thể thoáng qua, chẳng hạn như vụ nổ supernova, phát ra nguồn sáng mạnh ở bước sóng vô tuyến. Tuy nhiên, thật bất ngờ khi vụ nổ này được gây ra bởi sự sáp nhập giữa các sao.
“Thật sự đây không phải là một trong tất cả những thứ chúng tôi nghĩ sẽ phát hiện ra với VLASS,” Hallinan nói.
Hồng Anh
Theo phys.org
