Tàn dư của một ngôi sao sau khi phát nổ sẽ trông như thế nào? Người ta thường hình dung đó sẽ là một đám mây khổng lồ gồm mảnh vụn và khí nóng, ban đầu phát sáng rực rỡ rồi dần nguội đi và mờ nhạt theo thời gian trong suốt hàng nghìn năm. Vì vậy, khi các nhà thiên văn sử dụng Đài quan sát tia X Chandra của NASA để quan sát một thiên hà ở tương đối gần trong thang đo thiên văn học, họ đã bất ngờ phát hiện hàng chục tàn dư của những vụ nổ supernova vốn được cho là đang nguội dần lại bắt đầu bừng sáng trở lại.
Thiên hà được nghiên cứu là Messier 83, một thiên hà xoắn cách chúng ta khoảng 15 triệu năm ánh sáng, nơi đang diễn ra hoạt động tạo sao với tốc độ rất cao. Phân tích dữ liệu quan sát trong suốt 14 năm từ Đài quan sát tia X Chandra, nhóm nghiên cứu do Andrea Prestwich dẫn đầu nhận thấy tín hiệu tia X từ các đối tượng từ lâu đã được phân loại là tàn dư supernova - phần còn lại sau khi một ngôi sao khối lượng lớn phát nổ - đang có những biểu hiện bất thường. Các tàn dư có tuổi đời hơn một thế kỷ lẽ ra phải mờ đi một cách từ từ, nhưng khoảng một nửa số đối tượng được nghiên cứu lại sáng lên rồi mờ đi một cách đột ngột. Có 22 đối tượng nhấp nháy theo cách như vậy, và điều này hoàn toàn nằm ngoài dự đoán.
Tàn dư của một ngôi sao đã phát nổ, SNR E0519-69.0, nằm trong thiên hà Mây Magellan Lớn. (Nguồn: Ảnh tia X: NASA/CXC/Rutgers/J. Hughes; Ảnh quang học: NASA/STScI)
Một trong số đó có lời giải thích khá đơn giản. SN 1957D, tàn dư của một vụ supernova được phát hiện lần đầu gần 70 năm trước, vẫn đang va chạm dữ dội với lớp khí bao quanh và bừng sáng trong quá trình đó. Tuy nhiên, không có lý do gì để cho rằng 21 đối tượng còn lại cũng đều là những tàn dư còn rất trẻ. Vì thế, phải có một cơ chế khác thường hơn đang diễn ra, một cơ chế ẩn bên trong chính các tàn dư supernova này.
Nhóm nghiên cứu cho rằng mỗi nguồn phát tia X nhấp nháy này ban đầu đều thuộc về một hệ sao kép gồm hai ngôi sao khối lượng lớn quay quanh nhau. Một trong hai ngôi sao đã kết thúc vòng đời, sụp đổ rồi phát nổ, để lại phía sau một lỗ đen hoặc một sao neutron có mật độ vật chất cực kỳ lớn. Ngôi sao còn lại sống sót sau vụ nổ của sao đồng hành và tiếp tục có quỹ đạo quanh tàn tích đó. Theo thời gian, vật chất từ bề mặt của nó dần bị lực hấp dẫn bóc tách và kéo về phía ngôi sao đã chết. Khi rơi xuống, vật chất này bị nung nóng tới nhiệt độ cực cao và phát ra bức xạ tia X mạnh mẽ. Chính hiện tượng này tạo nên sự nhấp nháy mà Đài quan sát Chandra đã ghi nhận.
Vị trí của hai ngôi sao được phát hiện trong Messier 83 (M83). (Nguồn: Ảnh tia X: NASA/CXC/SAO; Ảnh quang học: NASA/ESA/AURA/STScI, Hubble Heritage Team, W. Blair (STScI/Đại học Johns Hopkins) và R. O'Connell (Đại học Virginia); Xử lý ảnh: NASA/CXC/SAO/A. Jubett, L. Frattare và P. Edmonds)
Các nhà thiên văn gọi những hệ như vậy là cặp sao tia X khối lượng lớn (high-mass X-ray binary - HMXB), gồm một tàn tích sao như lỗ đen hoặc sao neutron hút vật chất từ một ngôi sao khối lượng lớn đồng hành. Chúng đã được biết đến từ nhiều thập kỷ trước. Điều mới mẻ trong nghiên cứu này là việc phát hiện có rất nhiều hệ như vậy gắn liền với các tàn dư supernova trong cùng một thiên hà. Trước đây, trong tất cả các thiên hà từng được nghiên cứu, chỉ có một số rất ít trường hợp được xác định có mối liên hệ này. Riêng Messier 83 đã có hơn 20 ứng viên, tập trung chủ yếu tại những vùng giàu các ngôi sao khối lượng lớn.
Điều đáng ngạc nhiên là trong một số trường hợp, ngôi sao đã chết có thể không hút vật chất từ ngôi sao đồng hành, mà thay vào đó đang thu hồi chính những mảnh vật chất mà vụ nổ của nó từng hất văng ra ngoài - một dạng "tái chế", trong đó vật chất của tàn dư rơi ngược trở lại đối tượng được tạo ra sau vụ nổ. Có lẽ cả hai cơ chế đều đang diễn ra, nhưng ở những tàn dư khác nhau. Và Messier 83 không phải là trường hợp duy nhất. Một thiên hà tương đồng khác cũng vừa cho thấy hiện tượng nhấp nháy kỳ lạ tương tự, gợi ý rằng ở bất cứ nơi nào các ngôi sao được sinh ra với số lượng lớn, những ngôi sao đã chết dường như vẫn âm thầm từ chối nằm yên.
Nguyễn Đình Nam
Theo Universetoday
