Hai sao lùn trắng hủy nhau thành sao siêu mới

Hiệp Khách Quậy Hai nhà thiên văn ở Mĩ vừa tìm thấy một sao siêu mới Loại Ia không để lại một ngôi sao đồng hành sống sót sau khi nó nổ. Thay vậy, họ kết luận rằng sao siêu mới đó được gây ra bởi hai sao lùn trắng va chạm với nhau và rồi hai ngôi sao bị tiêu hủy trong thảm họa lớn đó. Mặc dù mới quan sát một sao siêu... Xin mời đọc tiếp.

Hai nhà thiên văn ở Mĩ vừa tìm thấy một sao siêu mới Loại Ia không để lại một ngôi sao đồng hành sống sót sau khi nó nổ. Thay vậy, họ kết luận rằng sao siêu mới đó được gây ra bởi hai sao lùn trắng va chạm với nhau và rồi hai ngôi sao bị tiêu hủy trong thảm họa lớn đó. Mặc dù mới quan sát một sao siêu mới kiểu như thế, nhưng khám phá trên làm tăng thêm sức nặng cho lí thuyết rằng một số sao siêu mới Loại Ia là kết quả của những vụ va chạm như thế.

Sao siêu mới Loại Ia là những vụ nổ sao tồn tại ngắn hạn được gọi là “ngọn nến chuẩn” vì chúng dường như giải phóng lượng ánh sáng giống nhau. Điều này có nghĩa là các nhà thiên văn có thể sử dụng những sao siêu mới này để đo các khoảng cách trong vũ trụ - thật vậy, sự giãn nở đang tăng tốc của vũ trụ, thành tựu đoạt giải Nobel Vật lí năm nay, đã được khám phá ra với việc sử dụng những sao siêu mới như thế.

Mặc dù sao siêu mới Loại Ia là hết sức hữu ích, nhưng các nhà thiên văn vẫn chưa rõ về những mặt nhất định của cách những vụ nổ này xảy ra. Đa số đồng ý rằng vụ nổ xảy ra khi một sao lùn trắng thu đủ khối lượng để trở nên gấp 1,4 lần khối lượng mặt trời của chúng ta – cái gọi là giới hạn Chandrasekhar. Tại đây, lực hấp dẫn hướng vào trong vượt quá áp suất hướng ra ngoài của ngôi sao, làm cho nó co lại và rồi nổ tung.

Tuy nhiên, cái không rõ là khối lượng bổ sung đó từ đâu mà có. Câu hỏi này quan trọng vì, tùy thuộc vào tổ tiên của nó, một sao siêu mới xảy ra hồi hàng tỉ năm về trước có thể không nhất thiết có độ sáng ngang ngửa với một sao siêu mới xảy ra gần đây hơn. Nếu những ngọn nến chuẩn không thật là “chuẩn”, thì nó sẽ khiến các nhà thiên văn phải đau đầu.

 Ảnh ghép quang học và tia X của tàn dư sao siêu mới SNR 0509-67.5

Ảnh ghép quang học và tia X của tàn dư sao siêu mới SNR 0509-67.5. Ảnh: NASA

Một cặp sao lùn trắng?

Trong nhiều năm trời, lí thuyết được ưa chuộng là ngôi sao lùn trắng bắt giữ chất khí từ một ngôi sao đồng hành cho đến khi vụ nổ xảy ra. Tuy nhiên, các mô phỏng máy tính cho biết có một số trở ngại với cơ sở vật lí của kịch bản này. Điều này khiến nhiều người đi tới một mô hình tổ tiên khác – một cặp sao lùn trắng quay xung quanh nhau cho đến khi chúng ở đủ gần để va chạm và rồi nổ tung.

Một khác biệt quan trọng giữa hai lí thuyết tổ tiên này là hai sao lùn trắng sẽ bị tiêu diệt trong vụ nổ, còn ngôi sao đồng hành thì sống sót sau vụ nổ. Hệ quả là các nhà thiên văn đã và đang nghiên cứu các tàn dư sao siêu mới Loại Ia để xem họ có thể phát hiện ra những ngôi sao đồng hành còn sống sót đó hay không. Tuy nhiên, khó khăn là ở chỗ đa số các tàn dư đó hoặc là ở quá xa, hoặc là ở trong những phần đông đúc của bầu trời, khiến người ta rất khó chỉ ra rằng ngôi sao đồng hành có tồn tại hay không.

Nay Bradley Schaefer và Ashley Pagnotta thuộc trường Đại học Louisiana vừa tìm thấy ứng cử viên hoàn hảo cho một nghiên cứu như thế. Sử dụng một bức ảnh do Kính thiên văn vũ trụ Hubble (HST) chụp, họ đã phân tích một tàn dư có tên gọi là SNR 0509-67.5 trong Đám mây Magellan Lớn. Vì một phần ánh sáng phát ra từ sao siêu mới này vẫn đang phản xạ trong không gian, nên các nhà thiên văn biết được rằng nó đã xảy ra hồi khoảng 400 năm trước và đó là một sao siêu mới Loại Ia.

400 năm du hành

Tàn dư sao siêu mới trên là một cái bọt chất khí giãn ra ngoài từ nơi vụ nổ xảy ra. Cái bọt không hoàn toàn có hình cầu, nên Schaefer và Pagnotta đã kết hợp kết quả của một số phương pháp khác nhau để xác định vị trí của ngôi sao siêu mới đó. Sau đó, hai nhà nghiên cứu đã tính ra khoảng cách tối đa mà một ngôi sao đồng hành có thể đã di chuyển trong 400 năm kể từ khi vụ nổ xảy ra. Họ tính như vậy bằng cách xét mọi loại sao đồng hành có thể có và sau đó tính vận tốc cực đại của những ngôi sao này sẽ có sau vụ nổ. Schaefer và Pagnotta còn xét tác dụng của vụ nổ có thể có đối với độ sáng của ngôi sao đồng hành – do sự giải phóng một phần khối lượng của nó.

Với những thông số này trong đầu, sau đó họ đã khảo sát rất tỉ mỉ bức ảnh HST để xem có bằng chứng nào của một ngôi sao đồng hành bên trong giới hạn khoảng cách và độ sáng mà họ đã tính ra hay không. Không có dấu hiệu nào được tìm thấy, thậm chí ở những mức độ sáng dưới vài bậc độ lớn so với trông đợi đối với những ngôi sao đồng hành mờ nhạt nhất. Sự vắng mặt của một ngôi sao đồng hành khiến Schaefer và Pagnotta kết luận rằng sao siêu mới Loại Ia đặc biệt này chỉ có thể sinh ra từ sự va chạm của hai sao lùn trắng.

Về mức độ tin cậy của kết quả, Scharfer cho biết “Không có chỗ nào nghi ngờ - đây là một kết quả dứt khoát.” Trong khi quan sát trên cho thấy hai sao lùn trắng thật sự có thể là tổ tiên của một số sao siêu mới Loại Ia, những nó không hoàn toàn bác bỏ mô hình sao đồng hành. Thật vậy, Rubina Kotak thuộc trường Đại học Belfast ở Bắc Ireland tin rằng trong khi kết quả mới trên mang lại những thông tin quan trọng về nguồn gốc của sao siêu mới Loại Ia, nhưng có lẽ còn có một số hệ thống tổ tiên khác nữa.

Có lẽ người ta sẽ còn tiếp tục tranh cãi, nhưng họ sẽ suy luận bằng mô phỏng trên máy vi tính chưa không phải bằng quan sát.

Xuân Nguyễn – thuvienvatly.com
Theo physicsworld.com

Mời đọc thêm